Font Size

SCREEN

Layout

Menu Style

INFOFIZ

Поиск по сайту

Среда, 06 Март 2013 19:11

Что такое нано?

Автор 
Оцените материал
(1 Голосовать)

   Что такое нано? Приставка «нано» (по-гречески— «карлик») означает «одна миллиардная доля».

   В латыни «нано» имеет значение «маленький», «крошечный». И действительно, один нанометр - это очень маленькая величина, увидеть невооруженным глазом объекты такого размера невозможно. Для сравнения заметим, что волосы человека растут со скоростью 10 нм в секунду, а мы этого не замечаем!, а толщина одного волоска составляет огромную величину - почти 100 тысяч нанометров или 100 микрон.

   То есть один нанометр (1 нм)— одна миллиардная доля метра (10–9 м). Как представить себе такую короткую дистанцию? Проще всего это сделать с помощью денег: нанометр и метр соотносятся по размеру как копеечная монета и Земной шар (кстати, если каждый житель Земли даст по монетке, этого вполне хватит, чтобы выложить цепочку вокруг экватора).

   Уменьшим слона до размеров микроба (5000 нм) – тогда блоха у него на спине станет величиной как раз в нанометр. Если бы рост человека вдруг уменьшился до нанометра, мы могли бы играть в футбол отдельными атомами! Толщина листа бумаги казалась бы нам тогда равной… 170 километрам. Конечно, это только фантазии. Таких крошечных человечков и даже насекомых на свете быть не может.

   Нанометрами измеряются лишь самые примитивные существа – вирусы (их длина в среднем 100 нм). Живая природа заканчивается на рубеже примерно в десять нанометров – такие размеры имеют сложные молекулы белков, строительные блоки живого. Простые молекулы в десятки раз меньше. Величина атомов – несколько ангстрем (один ангстрем равен 0,1 нм). Например, диаметр атома кислорода – 0,14 нм. Здесь проходит нижняя граница наномира, мира наномасштабов – от сотен до единиц нанометров.

   Наноразмерный масштаб используют для характеристики самых маленьких объектов, например, атомов и молекул. Размер атома кремния составляет 0.24 нм, а молекулы «фуллерена» С60 - “футбольного мяча”, состоящего из шестидесяти атомов углерода – 0.75 нм.
   К представителям наномира также можно отнести кластеры, способные содержать до нескольких сотен атомов, и различного рода «наноструктуры», размер которых хотя бы в одном из измерений не превышает нескольких десятков нанометров.

   Мир наноструктур чрезвычайно интересен, ведь они имеют физические свойства, которые отличаются от свойств объемных материалов. 
Нанометры являются привычными единицами для описания длины волн света. Например, видимый свет имеет длины волн в диапазоне от 400 до 700 нм.

   В нанометрах измеряют также размеры микроорганизмов, клеток и их частей, биомолекул. Вот лишь некоторые примеры:
Диаметр спирали ДНК человека – 2 нм; 
Длина одного витка ДНК – 3.4 нм;
Молекула гемоглобина – 6.4 нм;
Пиконановирусы – 20 нм; 
Молекула гемоцианина – 50 нм;
Бактерии Mycoplasma mycoides 100-250 нм;Мимовирусы – 500 нм; 
Эритроциты человека – 8000 нм или 8 микрон.

   А знаете ли вы, что в наномире также встречаются объекты, похожие на предметы нашего макромира - звезды, цветы, гвозди, ракушки, расчески...?

   Давайте (в шутку, конечно) посмотрим, чем можно было бы снабдить «наночеловечков», если бы они вдруг существовали. Нано-люди могли бы разгуливать по полю из наноцветов диоксида кремния (рис. а), выращенных из SiC и С на кремниевой подложке.

   В случае необходимости что-то построить наночеловечки могли бы воспользоваться наногвоздями из оксида цинка (рис. б), которые получаются при осаждении паров оксида цинка в присутствии In2O3 на графитовую или кремниевую подложку.

   Эти замечательные наноснежинки и нано-звездочки (рис. в) – одна из разновидностей диоксида марганца (?-MnO2).
Их получают в гидротермальных условиях из раствора Mn(NO3)2.

   А на рис. г показаны самые настоящие наноодуванчики! Полые сферы имеют состав VOOH и “растут” в гидротермальных условиях.

   А эти наноструктуры в виде расчески (рис. д) удалось получить также из оксида цинка, но в смеси с угольным порошком.

   Нанорасчески “выросли” на подложке из кремния, допированного золотом. Самую маленькую в мире метлу (рис. е), щетинки которой в тысячу раз тоньше человеческого волоса, получили, «выращивая» нанотрубки на нитях силицида углерода из горячего газа, насыщенного углеродом. 
При этом ручки щеток покрывались тончайшим слоем золота, что позволяло избежать появления на них щетинок.

   Наноструктуру «рыбья кость» (рис. ж) синтезировали при нагревании смеси порошков MgO и Со на кремниевой подложке.

   Наноструктура MnO2 необычной формы “морской наноёж” (рис. з), была получена гидротермальным методом из додецилсульфата натрия, а настоящий морской ёж показан на вставке.

   И даже фрукты есть в наномире! Наноструктурированная пленка из диоксида марганца, полученная электрохимически, имеет внешний вид карамболы (рис. и). Еще один вид наноструктур из диоксида марганца – наноракушки (рис. к). Их получали наращиванием коллоидных наночешуек MnO2 на наносферах поливинилхлорида с последующим отжигом полученного композита. Органический темплат испаряется, и остаются неорганические очень тонкие полые наносферы.

   Исследователи успешно получают все новые и новые наноразмерные объекты. Одни из них являются индивидуальными наночастицами, другие получаются в результате агрегации и имеют необычную причудливую форму.

   За последние десятилетия химики синтезировали, а физики и материаловеды изучили несколько сот наноструктур самого различного уровня - одномерные, двумерные, трехмерные, фрактальные и всевозможные их комбинации. Это наноструктурированные материалы, которые принесут нам радость бытия и уже очень скоро, если верить локомотивам российской нанотехнологической революции.

   Именно в наномире идут процессы фундаментальной важности — совершаются химические реакции, выстраивается строгая геометрия кристаллов, структуры белков. С этими процессами и работают нанотехнологи. Вообще говоря, нанотехнологии не являются самостоятельным разделом науки. Скорее, это именно комплекс прикладных технологий, фундаментальные основы которых изучаются в таких дисциплинах, как коллоидная химия, физика поверхности, квантовая механика, молекулярная биология и т. п.

   Нанотехнологии – это способы создания наноразмерных структур, которые придают материалам и устройствам полезные, а иногда просто необыкновенные свойства. Нанотехнология позволяет поместить частицу лекарства в нанокапсулу и точно нацелить ее на пораженную болезнью клетку, не повредив соседние.

   Фильтр, пронизанный бесчисленными нанометровыми каналами, которые пропускают воду, но слишком тесны для примесей и микробов, - тоже продукт нанотехнологий. В лабораториях нанотехнологов испытываются суперматериалы – волокна из нанотрубок, которые в тысячи раз прочнее стали, покрытия, делающие предмет невидимым.

   Ну, а не столь фантастические виды нанопродукции уже продаются в магазинах. Слово «нанокосметика» все чаще звучит в рекламных роликах: наночастицы, входящие в состав косметических кремов, удаляют мельчайшие загрязнения с кожи.

   Известно, что микробы не любят серебро, но оказывается, что в виде наночастиц оно их просто приводит в ужас и обращает в бегство. Ткани с добавками такого серебра набирают популярность у истинных ценителей гигиены – из них даже делают «наноноски».

   Впрочем, многие из давно привычных вещей тоже невозможны без «нано»: процессор вашего компьютера содержит миллионы наноразмерных транзисторов, над дисплеем тоже, скорее всего, поработали нанотехнологи. «Нано» уже повсюду – военные используют нанотехнологии, медики используют нанотехнологии, даже производители продуктов питания, и те используют нанотехнологии.

Прочитано 2391 раз Последнее изменение Вторник, 26 Март 2013 01:42

Все права защищены

Все материалы взяты из открытых источников и представлены исключительно в ознакомительных целях, только на локальном компьютере. 
Все права на статьи, книги, видео и аудио материалы принадлежат их авторам или правообладателям и издательствам и отмечены соответствующими ссылками на первоисточники. Любое распространение и/или коммерческое использование без разрешения законных правообладателей не разрешается. 

 

Правообладателям

Если Вы являетесь автором материалов или обладателем авторских прав, и Вы возражаете против его использования на моем интернет-ресурсе - пожалуйста, свяжитесь со мной. Информация будет удалена в максимально короткие сроки.
Спасибо тем авторам и правообладателям, которые согласны на размещение своих материалов на моем сайте! Вы вносите неоценимый вклад в обучение, воспитание и развитие подрастающего поколения.

Правообладателям

Статистика

Яндекс.Метрика

 

 

 

​ 

Сейчас на сайте

Сейчас 19 гостей и ни одного зарегистрированного пользователя на сайте