Нанотехнологии Презентацию подготовил

НАНОТЕХНОЛОГИИ
Презентацию подготовил:
Федоренко Максим
Группа № 10510
Использованные источники:
http://ru.wikipedia.org
http://gendocs.ru
 Нанотехноло́гия —
междисциплинарная область
фундаментальной и
прикладной науки и техники,
имеющая дело с
совокупностью
теоретического обоснования,
практических методов
исследования, анализа и
синтеза, а также методов
производства и применения
продуктов с заданной
атомной структурой путём
контролируемого
манипулирования
отдельными атомами и
молекулами.
 Многие источники связывают понятие
нанотехнологий, с известным
выступлением Ричарда Фейнмана «В том
мире полно места», сделанным им в 1959
году в Калифорнийском технологическом
институте на ежегодной встрече
Американского физического общества.
 Ричард Фейнман
предположил, что
возможно механически
перемещать одиночные
атомы, при помощи
манипулятора
соответствующего размера,
по крайней мере, такой
процесс не противоречил
бы известным на
сегодняшний день
физическим законам.
 Первые предположения
о возможности
исследования объектов
на атомном уровне
можно встретить в книге
«Opticks» Исаака
Ньютона, вышедшей в
1704 году. В книге
Ньютон выражает
надежду, что
микроскопы будущего
когда-нибудь смогут
исследовать «тайны
корпускул».
 Впервые термин «нанотехнология»
употребил Норио Танигути в 1974 году. Он
назвал этим термином производство
изделий размером несколько нанометров.
 Современная тенденция к миниатюризации показала, что вещество
может иметь совершенно новые свойства, если взять очень маленькую
частицу этого вещества. Частицы размерами от 1 до 100 нанометров
обычно называют «наночастицами». Так, например, оказалось, что
наночастицы некоторых материалов имеют очень хорошие
каталитические и адсорбционные свойства. Другие материалы
показывают удивительные оптические свойства, например, сверхтонкие
пленки органических материалов применяют для производства
солнечных батарей.
 Один из важнейших
вопросов, стоящих перед
нанотехнологией — как
заставить молекулы
группироваться
определённым способом,
самоорганизовываться,
чтобы в итоге получить
новые материалы или
устройства. Этой
проблемой занимается
раздел химии —
супрамолекулярная
химия.
 Она изучает не отдельные молекулы, а
взаимодействия между молекулами, которые
способны упорядочить молекулы
определённым способом, создавая новые
вещества и материалы. Обнадёживает то, что в
природе действительно существуют подобные
системы и осуществляются подобные
процессы.
 Наноматериалы
Материалы, разработанные на
основе наночастиц с
уникальными
характеристиками,
вытекающими из
микроскопических размеров их
составляющих.
1) Углеродные нанотрубки —
протяжённые цилиндрические
структуры диаметром от одного
до нескольких десятков
нанометров и длиной до
нескольких сантиметров,
состоящие из одной или
нескольких свёрнутых в трубку
гексагональных графитовых
плоскостей (графенов) и обычно
заканчивающиеся
полусферической головкой.
 Сверхпроводимость углеродных нанотрубок открыта
исследователями из Франции и России (ИПТМ РАН,
Черноголовка). Ими были проведены измерения вольтамперных характеристик:
1.
2.
3.
отдельной одностенной нанотрубки диаметром ~1 нм;
свёрнутого в жгут большого числа одностенных
нанотрубок;
также индивидуальных многостенных нанотрубок.
 При температуре, близкой к 4 К, между двумя
сверхпроводящими металлическими контактами
наблюдался ток
Возможные применения нанотрубок
 Механические
применения:
сверхпрочные нити,
композитные материалы.
 Применения в
микроэлектронике:
транзисторы,
нанопровода,
прозрачные проводящие
поверхности, топливные
элементы.
 Оптические применения:
дисплеи, светодиоды.
 2) Графен является двумерным
кристаллом, состоящим из
одиночного слоя атомов
углерода, собранных в
шестиугольную решётку.
 Графен можно использовать, как
детектор молекул (NO2),
позволяющий детектировать
приход и уход единичных
молекул. Графен обладает
высокой подвижностью при
комнатной температуре.
Обсуждают графен как
перспективный материал,
который заменит кремний в
интегральных микросхемах.
 3) Наноаккумуляторы – в начале 2005 года компания
Altair Nanotechnologies (США) объявила о создании
инновационного нанотехнологического материала
для электродов литий-ионных аккумуляторов,
плотность энергии в которых будет в несколько раз
больше, чем в традиционных батареях этого типа. На
практике это означает возможность создания
аккумуляторов меньшего размера при сохранении их
первоначальной ёмкости.
 4) Фуллере́н, бакибо́л или букибо́л
— молекулярное соединение,
принадлежащее классу
аллотропных форм углерода (другие
— алмаз, карбин и графит) и
представляющее собой выпуклые
замкнутые многогранники,
составленные из чётного числа
трёхкоординированных атомов
углерода.
 Среди других интересных
приложений следует отметить
аккумуляторы и
электрические батареи, в
которых так или иначе
используются добавки
фуллеренов. Основой этих
аккумуляторов являются
литиевые катоды,
содержащие
интеркалированные
фуллерены. Фуллерены также
могут быть использованы в
качестве добавок для
получения искусственных
алмазов методом высокого
давления. При этом выход
алмазов увеличивается на ≈30
%
 Фуллерены могут быть также
использованы в фармакологии для
создания новых лекарств. Так, в 2007 году
были проведены исследования,
показавшие, что эти вещества могут
оказаться перспективными для разработки
противоаллергических средств
 Кроме того, фуллерены нашли применение в качестве добавок
в интумесцентные (вспучивающиеся) огнезащитные краски. За
счёт введения фуллеренов краска под воздействием
температуры при пожаре вспучивается, образуется достаточно
плотный пенококсовый слой, который в несколько раз
увеличивает время нагревания до критической температуры
защищаемых конструкций.