Тема: « Нанотехнологии в природе» 1. Введение 2. Нанотехнологии в природе

Тема: « Нанотехнологии в природе»
Содержание
1. Введение
2. Нанотехнологии в природе
2.1. Нанотехнология и паутина.
2.2. Цветки поллии.
2.3. Геккон.
2.4. Листья лотоса.
2.5. Нанотехнологии в медицине.
3. Заключение.
Список литературы.
1. Введение
Нанотехнология – междисциплинарная область фундаментальной и
прикладной науки, являющая собой методы производства и применения
продуктов с заданной путем контролируемого манипулирования отдельными
атомами и молекулами атомной структуры.
Под нанотехнологиями подразумевается знание и управление процессами
в масштабе 1 нм, но не исключающее масштаб менее 100 нм.
Нанотехнологии применяются в науке для создания наноматериалов,
лекарств, микроэлектронике, робототехнике.
Нанотехнологии существуют в дикой природе: паутина пауков, соты пчел,
нити шелкопрядов, деятельность мельчайших микроорганизмов ( бактерий и
вирусов).
Предмет исследования:
Возможности и перспективы нанотехнологии в природе.
Цель:
1. Внести свой вклад в науку в год охраны окружающей среды.
2. Познакомить обучающихся с понятием нанотехнологии и представить
примеры нанотехнологий в природе.
3. Воспитать в обучающихся чувства познания неизведанного, нового.
Задачи:
Образовательная
Изучение существующей нанотехнологии в природе с целью применения
для человеческих нужд.
Развивающая
Отработать навыки работы с компьютером, дополнительной литературой с
последующим ее анализированием и формированием компетентной точки
зрения, развивать любознательность.
Воспитательная
Вызвать у учеников интерес к данной теме
1,2
Слайд
Актуальность темы.
Состоит в том, что нанотехнология широко развивается. Человечество
приходит к выводу о необходимости применения нанотехнологии. У
нанотехнологии существует цель – это управлять природными процессами в
их естественной среде. Нанотехнологии способны сыграть важную роль в
развитии экологии. Вывести на новый уровень созидательных возможностей.
Объект исследования:
1. Нанотехнологии в паутине;
2. Цветки поллии;
3. Геккон;
5. нанотехнологии в
4. Цветок лотоса;
медицине
2. Нанотехнологии в природе.
Наноструктуры нужно искать в природе.
2.1. Нанотехнология и паутина.
Рассмотрим нанотехнологии на примере плетения паутины.
Слайд 5, 6.
Во время своего плетения паук выполняет тонкую работу.
Слайд 7.
При этом в ход идут специальные выделительные железы и в ассортименте
виды паутины .
Слайд 8
Паук не только плетет, но и клеит свою паутину. На слайдах видны места
склейки волокон при построении паутины, а также капли клея ( возможно
другого состава ), для прилипания жертвы.
Слайд
9,10
Капельки клея, на которую липнет жертва, наносится равномерно с
одинаковым интервалом.
Слайд
11
Немецкие ученые нашли способ значительно увеличить прочность и
эластичность волокон паутины. Новое изобретение , по мнению ученых,
представляет собой хорошую базу для разработки сверхпрочного текстиля,
хирургических нитей, материалов для изготовления имплантов опорно –
двигательного аппарата, а также легких и прочных корпусов летательных
аппаратов.
С помощью метода атомно-слоевой эпитаксии в структуру волокон были
внедрены атомы металлов: цинка, титана и алюминия. Идея такого подхода
была также позаимствована у природы: как известно, насекомые и некоторые
другие организмы в составе прочных тканей ротового аппарата и когтей
имеют существенные включения металлов, таких как цинк, марганец и медь.
Результаты этого исследования, проведенного в Институте
Микроструктурной Физики им. Макса Планка были благосклонно встречены
научным сообществом и опубликованы в журнале Science. Ученые видят
высокий потенциал нового метода упрочнения и повышения эластичности
как конструкционных. так и биоматериалов. Работа затрагивает в первую
очередь белковые структуры – уже появились идеи применить новый метод к
коллагеновым волокнам – важным элементам костной ткани и кожи.
Точный механизм полученного эффекта ученым еще не известен. В то же
время наиболее вероятным объяснением может служить гипотеза о том, что
атомы металла заменяют водородные связи между белками, формируя более
прочные взаимодействия в волокнах.
Слайд 12-14
2.2. Поллии
Фрукт африканской поллии своим цветом обязан
наночастицам. Именно они отражают свет строго
определенных длин волн.
Слайд 15
2.3. Геккон
Наноструктуры нужно искать в природе.
Оптимальные структуры нужно искать в природе – она уже давно все
придумала, нужно лишь пристально вглядеться. Примерно такой тезис лег в
основу пленарного доклада директора Геологического института КНЦ РАН
Юрия Войтеховского на II Всемирном конгрессе по нанонаукам и
нанотехнологиям.
На этом основано «компьютерное моделирование наноструктур».
Мечтали ли вы когда-нибудь запросто подняться по
отвесной стене безо всякой экипировки? А в природе это
умеют делать – например Геккон…небольшая ящерица (1020 см.) запросто преодолеет такое препятствие. А виной тому
подушечки на его лапках, а точнее огромное количество
нановолосков особой формы, вплотную прилегающие к
поверхности за счет Ван-Дер-Ваальсовы силы, действующей между
микрочастицами. Из-за большой площади соприкосновения этого
достаточно, чтобы геккон прилипал к любой отвесной скале даже на одной
лапке.
Слайд 16
2.4. Листья лотоса
Лотос примечателен тем, что его листья всегда
остаются чистыми, именно поэтому в странах Востока
это растение считается символом чистоты. Во время
дождя капли воды, скатываясь по лепесткам
цветка,увлекают за собой и частички грязи.
Такое свойство связано с уникальным строением сферы
листьев. Они покрыты крошечными
выпуклостямивысотой 5-10 микрон, на которых растут
многочисленные нановолоски. Именно такая
организация листа позволяет лотосу оставаться чистым. Такое свойство
самоочищения стремятся использовать при разработке стекол, красок и
тканей.
Слайд 17
2.5. Нанотехнологии в медицине
Наночастицы из различных материалов используются при лечении
онкологических заболеваний уже не первый год. Но часто лишь как
дополнительное средство при диагностике раковых опухолей или
транспортных лекарств в процессе лечения. Американские ученые из СевероЗападного университета создали наночастицы золота, которые могут лишать
клетки, такого опасного онкологического заболевания как лимфома,
способности получать питательные вещества из крови.
Как известно, лечение злокачественных лимфом весьма затруднительно,
поскольку может происходить не только метастазирование в отдельные
органы, но распространение опухолевых клеток по всему организму.
Исследователи в своих опытах с культурами клеток В-клеточной лимфомы, а
затем и во время экспериментов с мышами обнаружили, что золотые
наночастицы размером не более 5 нанометров имеют способность
прикрепляться к мембранам опухолевых клеток и оказывают на них двойное
действие.
Так они адсорбировали из раковых клеток лимфомы холестерин, который
является для них основным источником энергии. Также наночастицы
препятствовали проникновению холестерина в такие клетки извне. В
результате лишенные возможности пополнять энергию клетки лимфомы
погибали от истощения. В ближайшем будущем это полезное свойство
золотых наночастиц будут использовать при лечении таких тяжелых
заболеваний. Слайд 18
3. Заключение
Данная тема очень актуальна в наше время так как бытует мнение, что
человечество используя нанотехнологии получит исключительно
комфортную среду обитания, в которой не будет место ни голоду, ни
болезням, ни изнурительного физического труда. В перспективе нас ждет
возникновение « разумной» среды обитания , так как природа сама является
непосредственно производительной силой. Нанотехнология заполнит собой
все окружающее пространство: она будут находиться между молекулами
воздуха, присутствовать в каждом предмете, в каждой клетке человеческого
организма.
Человечество сольется в единое целое с окружающей средой в единый
разумный организм.
Безусловно, создание и получение промышленных технологий не входит в
планы исследователей.
Однако они подразумевают высокую значимость открытий.
Итак мною была проделана масштабная работа по изучению
нанотехнологии и изучены примеры нанотехнологии в природе, а также
прочитано достаточное количество тематической литературы. Таким образом
были реализованы поставленные цели и задачи. Хотя по данной теме еще
много интересного можно исследовать.
Слайд 19,20
Список литературы
1. М.М. Алфимова « Занимательные нанотехнологии»
2. Ю.И. Головин « Наномир без формул»
3. К. Деффейс, С. Деффейс « Удивительные наноструктуры»
4. Интернет ресурсы.