Презентация "ХИМИЯ И ЕЁ ЗНАЧЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИИ" (8 класс) – проект, доклад

МОУ Гимназия № 64 Орджоникидзевского района городского округа город Уфа

Автор презентации: Радыгин Илья ученик 8 «Б» класса. Учитель химии: Воронко Альфия Набиулловна

ХИМИЯ И ЕЁ ЗНАЧЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИИ

Уфа - 2011

Цель и задачи работы

Цель нашей работы – раскрыть понятие нанотехнологии, изучить химические основы этого направления науки. Для достижения цели необходимо решить ряд задач: Изучить историю возникновения нанотехнологии Дать определение нанотехнологии Определить область нанотехнологии Изучить основные задачи нанотехнологии Рассмотреть основные технологии получения нанообъектов Изучить применение нанотехнологии в химии, биологии, медицине

ПОНЯТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Нанотехнология - это совокупность технологий и методик, позволяющих манипулировать отдельными атомами и молекулами с размерами 1-100 нанометров. Фундаментальной основой для нанотехнологии являются физика, химия и молекулярная биология в совокупности с их математическим аппаратом. В практическом аспекте нанотехнологии - это технологии производства устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции атомами, молекулами и частицами

История начала

Впервые это научное направление обозначил Нобелевский лауреат по физике Ричард Фейнман в своей лекции с образным названием «внизу полным-полно места», прочитанной в 1969 году, в которой он обосновал практически неограниченные перспективы материалов и устройств, построенных на частицах с размерами, соизмеримыми с размерами единичных атомов или молекул, а интенсивное развитие этого направления уже в настоящее время привело к целому ряду открытий в естествознании и технологии.

Атомное письмо

В 1983 году один из пионеров наноразмерных компьютеров Ф.Картер предсказал, что микроэлектронные интегральные схемы пересекут нанометровую границу около 2020 года. Однако начало практической нанотехнологии было ознаменовано изобретением в 1982 году сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Так, с помощью СТМ оказалось возможным перемещение индивидуальных атомов и молекулярных фрагментов по поверхности подложки в заранее определенные места. Этим было положено начало программируемому атомному письму, явившемуся прообразом первого нанотехнологического процесса собирания атомов в наноразмерные «кучки» и выстраивание этих кучек в соответствие с заданным рисунком.

Области характерных размеров для ряда наноразмерных образований

Задачи нанотехнологии

Важнейшая задача нанотехнологии – конструирование, создание, синтез материалов и объектов с заранее заданными свойствами. Установление зависимости физико-химических свойств от размера наночастицы или количества атомов в ней одной из основных задач нанотехнологии. Следующий этап нанотехнологии – целенаправленное создание не материалов, а готовой продукции с принципиально новыми качественными характеристиками и назначением.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ

В ряде случаев нанообъекты можно получать из большой заготовки, путем удаления лишнего материала. Такие технологии иногда называют «сверху вниз». Примером таких технологий являются применение тонкого перемола материала, обкалывание, отпиливание и т.д.

Второй вид получения наночастиц, называемый технологиями «снизу вверх» , подразумевает получение объектов из отдельных атомов.

УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Углерод – основа жизни на земле – существует в твердой фазе в нескольких модификациях, свойства которых резко отличаются: графит, алмаз.

В 1985 году ученые в парах графита определили многоатомные фуллереновые молекулы углерода С60.

Углеродные нанотрубки

Нанотрубки с регулируемым внутренним диаметром представляют собой основу идеальных молекулярных сит высокой газонепроницаемости, контейнеров для хранения газообразного топлива, катализаторов и.т.д.

В последствии научились выращивать однослойные и многослойные углеродные нанотрубки.

Свойства нанотрубок

Свойствами нанотрубок можно управлять, изменяя скрученность решетки относительно продольной оси.

Слева направо: Кресельная структура; Зигзагообразная структура; Хиральная структура.

ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В ХИМИИ

Получение наноматериалов, содержащих неорганические кластеры (группы близко расположенных, тесно связанных друг с другом атомов, молекул, ионов), образованные чистыми металлами, сплавами металлов и т.д.

Получение материалов, представляющих собой молекулярное сито с точно заданными размерами пор. Получение нанозамкнутых атомных оболочек, в первую очередь углеродных, типа фуллеренов и их производных: нанотрубок разного строения, диаметра и хиральности. Получение пленок, в которых наноразмеры фиксируются. Получение наноразмерных катализаторов.

ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В БИОЛОГИИ

Нанотехнология дает возможность детально изучать химические процессы на молекулярном уровне, процессы ионного обмена клетки с окружением, величину электрического тока в нервных волокнах и т.д. в первую очередь это относится к изучению химических процессов на поверхности и внутри живой клетки.

ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ

Наночастицы могут быть использованы для разработки эффективных методов доставки лекарственных препаратов внутрь клеток.

Нанотехнология позволяет разрабатывать лекарственные препараты и осуществлять их анализ.

Заключение

В настоящее время нанотехнология - это весьма обширная область исследований, включающая в себя целый ряд направлений физики, химии, биологии, электроники, медицины и других наук. Воздействие нанотехнологий на жизнь обещает иметь всеобщий характер, изменить экономику и затронуть все стороны быта, работы, социальных отношений. С помощью нанотехнологий мы сможем экономить время, получать больше благ за меньшую цену, постоянно повышать уровень и качество жизни.