ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Каменек Л.К., Брынских Г.Т., Иванова Л.А., Михеева Л.А., Каменек В.М., Келасьева Н.В., Каменек презентация

Л.К., Брынских Г.Т., Иванова Л.А., Михеева Л.А., Каменек В.М.,
Келасьева Н.В., Каменек Д.В., Пантелеев С.В., Шроль О.Ю., Ахметов М.А.

ВВЕДЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИИ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
ПО ХИМИИ

для учащихся 10-11 классов

Ульяновск, 2008

химических наук, профессор, член-корреспондент АН РТ, заслуженный деятель науки
Латыпова Венера Зинатовна;


доктор геолого-минералогических наук, профессор
Сергеев Валерий Иванович

систем, размеры и формы которых контролируются в нано-метровом масштабе

Рис. 2. Кластеры воды:
а) жидкое состояние; б) замерзающее состояние

а)

б)

106 или меньшего количества атомов

Рис. 3. Нанокристаллы селенида кадмия

Рис. 4. Наночастица кремния

разработкой новых способов их получения, изучения и модификации.

коммерчески перспективные направления:

материалы для жестких дисков компьютеров и принтеров;
недорогие сенсоры для определения следовых концентраций летучих органических соединений в воздухе;
материалы для ИК-детекторов;
катализаторы очистки отходящих газов;
материалы, устойчивые к коррозии;
материалы для использования в аэронавтике и космонавтике;
материалы для медицины и биомедицины;
керамика и коллоидные металлы;
материалы для создания новых видов вооружения;
катализаторы нового поколения для химии и нефтехимии (новые виды топлива);
композиты;
нанооптика и материалы для чипов;
исследования морфологии наночастиц;
материалы для энергетики;
нанопористые материалы

Перспективные направления развития нанотехнологий

катализаторы нового поколения (с содержанием металлов на порядок меньше, чем в ныне используемых), химические и биологические сенсоры, медицинские диагностические приборы, аккумулирующие батареи с увеличенным сроком службы.

Среднесрочные (5-10 лет):
целенаправленная лекарственная терапия, точная медицинская диагностика, мезо- и микро-мезопористые материалы, высокоэффективные недорогие солнечные батареи, топливные элементы, высокоэффективная технология получения водорода из воды.

Долгосрочные (более 20 лет):
молекулярная электроника, введение лекарств сквозь оболочку клетки, оптические средства передачи информации.

и коллоидные растворы, природные вещества, состоящие из многоатомных молекул;

продукты полимеризации, тонкого помола твердых веществ или интенсивного распыления жидкости;

блочные твердые тела, в которых границы блоков столь выражены, что сами блоки можно рассматривать как квазичастицы;

глины и морские взвеси, донные отложения и т.д.

Таблица 1. Объекты нанохимических исследований

из 16 атомов аргона

Рис. 7. Молекула фуллерена С60

Рис.8. Фрактальный кластер

Примеры наночастиц

а)

б)

наночастиц

Рис. 9. Ферритин

получения наночастиц металлов:
получение наночастиц из пересыщенных паров металлов;
методы нанодиспергирования компактного материала

Нанокомпозиты с сетчатой структурой
Слоистые нанокомпозиты
Нанокомпозиты, содержащие металлы или полупроводники
Молекулярные нанокомпозиты
«Умные» наноматериалы
биомиметики

Модель многостенной углеродной нанотрубки

Рис. 12. Модель графена

6.1 Фуллерены

6.2 Углеродные
нанотрубки

химического осаждения из пара;

Радиочастотное плазмохимическое осаждение из газовой фазы;

Рост при высоком давлении и температуре

нанометров, способные удерживать электроны и управлять их движением

Рис. 13. Визуализация эритроцитов с помощью квантовых точек:
а) – темнопольное изображение нативных эритроцитов человека;
б) – изображение тех же самых клеток после декорирования их золотыми нанооболочками.

а)

б)

пероксалата, содержимым является флуоресцентная краска (пентацен).

Рис. 15. Наносенсор на основе наноштырей ZnO

Рис.16. Экспресс-анализатор

лекарствами или фрагментами ДНК (генами) с помощью бактерии для
лечения клеток

на поверхности воды

антителами
8.3 Иммунонаносферы для избирательной фототермической терапии и наносферы для комбинированной терапии рака и обнаружения опухолей
8.4 Лечение рака груди с помощью комбинации люлиберина, цитотоксического белка и наночастиц оксида железа
8.5 Опухоль-ориентированные системы доставки
8.6 Лечение раковых метастаз
8.7 Фуллереновые наношарики в терапии рака

в живые клетки
9.3 Моделирование наноструктур с использованием молекул
нуклеиновых кислот

биомолекул