Слайд 2
Информация о зачете
1 сдача
22 декабря(понедельник)
15.30-17.00
Группа 103 (ауд. г340)
Группа 104 (ауд. г302)
24 декабря(среда)
15.30-17.00 Группа 102 (ауд. г302)
17.30-19.00 Группа 106 (ауд. г302)
25 декабря(четверг)
15.30-17.00 Группа 101 (ауд. г302)
группа 105 (ауд. г340)
2 сдача
29 декабря(понедельник)
с 15.30-17.00 студенты всех групп (ауд. г302)
3 сдача
Дата будет уточнена.
Место проведения зачета:
Ломоносовский проспект, д.27, корпус 4,
3 этаж (зона г – направо от лифтового холла), Первый учебный корпус МГУ на новой территории
Зачет включает:
Компьютерное тестирование (выборка из 50 вопросов по всем темам курса, необходимо ответить правильно не менее, чем на половину вопросов);
Проверку конспектов лекций.
На зачете с собой необходимо иметь:
Зачетную книжку, студенческий билет.
Конспекты лекций.
Старостам групп взять в учебной части зачетную ведомость на группу.
Слайд 3
Ценностные регулятивы развития современного естествознания
Вопросы:
Понятия «НАНОНАУКА» и «НАНОТЕХНОЛОГИЯ»
Сферы
применения нанотехнологий
Слайд 4
Наноразмеры
«нано»
означает
изменение
масштаба
в 10-9
1 нм = 10-9
Слайд 6
Определения
Нанонаука – междисциплинарная наука, относящаяся к фундаментальным физико-химическим
исследованиям объектов и процессов с масштабами в несколько нм.
Нанотехнология
- совокупность прикладных исследований нанонауки и их практических применений в технологии создания объектов, потребительские свойства которых определяются необходимостью контроля и манипулирования отдельными атомами, молекулами, надмолекулярными образованиями.
Слайд 8
Перспективы применения нанотехнологии
Нанотехнология самая междисциплинарная отрасль.
Она связана
с химией, физикой, медициной, физическим материаловедением электроникой и многими
другими дисциплинами.
Слайд 9
Типы наноматериалов
Согласно рекомендациям 7 Международной конференции по нанотехнологиям
(Висбаден, 2004 год) выделяют следующие типы наноматериалов:
Нанопористые структуры
Наночастицы
Нанотрубки и
нановолокна
Нанодисперсии (коллоиды)
Наноструктурированные поверхности и пленки
Нанокристаллы
Нанокластеры.
Слайд 10
Свойства наноматериалов
Наноматериалы характеризуются несколькими основными свойствами, по сравнению
с другими материалами:
суперминиатюризация;
большая удельная площадь поверхности, ускоряющая взаимодействие
между ними и средой, в которую они помещены;
нахождение вещества в наноматериала в особом «наноразмерном» состоянии.
Слайд 11
Оптические микроскопы
Правило оптической техники (1873 г): минимальные объекты
различаемых деталей рассматриваемого объекта не могут быть меньше, чем
длина света, используемого для освещения.
Самые короткие длины волн диапазона соответствуют примерно 400 нм, разрешающая способность оптических микроскопов принципиально ограничена половиной этой величины, то есть составляет около 200 нм.
Слайд 12
Электронный микроскоп
Просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ): электронный пучок пропускается
через тонкие слои исследуемого вещества с толщиной не менее
1 мкм
Слайд 13
Электронный микроскоп
Сканирующие электронные микроскопы (СЭМ): электронный пучок последовательно
отражается от маленьких участков поверхности.
Слайд 14
Сканирующее электронно-зондовые микроскопы
Сканирующее электронно-зондовые микроскопы (СЭЗМ) сканируют поверхность
исследуемого образца при помощи зонда или щупа в
виде крошечной металлической иголки.
Слайд 15
Сканирующее электронно-зондовые (туннельные) микроскопы
Между зондом и поверхностью приложено
электрическое напряжение, в результате чего возникает туннельный эффект.
Туннельный эффект
– преодоление микрочастицей потенциального барьера в случае, когда ее полная энергия (остающаяся при туннелировании неизменной) меньше высоты барьера.
Слайд 16
Туннельный эффект
Схематическое представление классической и квантовой физической ситуации
при возникновении барьера на пути частицы
Слайд 17
Атомарно-силовой микроскоп
В этом приборе измеряемой физической величиной выступают
непосредственно силы взаимодействия между атомами, величина которых определяется «шероховатостью»
конкретного участка поверхности в точке измерения.
АСМ позволяет получать изображения с очень высокой степенью точности (вплоть
до 10-10м).
Слайд 18
Два главных принципа технологической обработки
Подход
«сверху-вниз»
Подход
«снизу-вверх»
Слайд 19
Пример нанотехнологии
«снизу-вверх»
Слайд 20
Фуллерены
В 1985 году были экспериментально при исследовании масс-пектров
паров графита обнаружены фуллерены – огромные молекулы углерода в
виде замкнутых объемных структур, напоминающих по форме футбольный мяч.
Термин фуллерен происходит от имени Ричарда Букминстера Фуллера, сконструировавшего оригинальный купол павильона США на выставкев Монреале в форме сочлененных пентагонов (пятиугольники) и гексагонов.
Слайд 21
Пример нанотехнологии «снизу-вверх»
Углеродные нанотрубки представляют собой крошечные цилиндры
или цилиндрические образования с диаметром от 0,5 до 10нм
и длиной примерно в 1мкм.
Они являются новой формой углерода, открытой в 1991 году.
Слайд 22
Квантовая точка
Квантовая точка - искусственно созданная область вещества,
в которой можно «хранить» небольшие количества электронов.
Слайд 23
Нанотехнология в биологии и медицине
Причины интереса к применению
наносистем в биологии и медицине:
наносистемы могут перемещаться внутри живых
организмов и проникать внутрь клеток;
наносистемы могут создавать нанокомпозиты «наночастица/биологически активная оболочка».
Слайд 24
Нанотехнология в медицине
Новые парадигмы в медицине: создание долгосрочных
и эффективных систем контроля здоровья, непрерывный контроль за состоянием
организма. Реализация идей восстанавливающей медицины. Возникновение медицины «малого» вмешательства.
Измерение содержания различных веществ в организме, лечебные операции при необходимости.
Реализация идей «индивидуальной» медицины.
Разработка лекарственных препаратов с новым механизмом действия .
Производство искусственных тканей и органов, не вызывающих реакцию отторжения
Слайд 25
Мечение живых клеток и визуализация внутриклеточных структур с
помощью квантовых точек
Dahan M et al., Science302:442–445,2003
.
Слайд 26
Выявление раковых маркеров на клетках
с помощью квантовых
точек
Слайд 27
Наночастицы quantum dots для выявления очагов опухолей
Слайд 28
Наночиповая технология позволяет генерировать 100 миллионов точек на
той же площади, которую занимает одна точка в микрочипе
Ginger
DS et al , Angew Chem Int Ed Engl 43:30–45,2004
Слайд 29
Образование новых кровеносных сосудов после инъекции гена phVEGF165
До
Слайд 30
Молекулярные моторы – биосовместимые двигатели для нанороботов
миозины
кинезины динеины
REGULATORY
LIGHT CHAIN
ESSENTIAL
LIGHT CHAIN
миозин II
7 nm
актин
Движение полимеров
актина по стеклу,
покрытому миозином
Слайд 31
Нанотехнологии в медицине
Структура нанокапсул и микрофотография нанокапсул с
захваченными люминесцентными частицами
Слайд 32
Ю. Свидиненко , nanotech-now.com
Julian Baum/Science Photo Library
Нанороботы
Слайд 33
Нанотехнология в информационных технологиях
Устройства с очень малым энергопотреблением
«Карманные»
суперЭВМ
Запоминающие устройства нового типа
Повышение характеристик ЭВМ на три порядка
Слайд 34
Нанотехнология в информационных технологиях
Основным элементом записывающей системы является
оптическое волокно с отверстием диаметром в несколько десятков нм.
Наконечник
такого оптического волокна двигается над плоскостью записывающего диска на расстоянии всего10-20нм.
При освещении поверхности лазерным лучом на поверхности происходит запись информации.
Слайд 35
Нанотехнологии и проблемы окружающей среды и энергетики
Создание нового
типа производств
Новые возможности контроля за состоянием среды
Создание альтернативных источников
энергии и разработка эффективных методов сохранения и передачи энергии
Слайд 36
Нанотехнология в сельском хозяйстве
Решение проблемы нехватки питания
Создание стабильного
и достаточного сельскохозяйственного производства
Широкое применение техники ДНК-чипов и ДНК-анализа
Слайд 37
нанотехнология
Нанотехнология выступает связующим звеном, объединяющим подходы и методики
разных дисциплин. С этим обстоятельством связана основная трудность в
развитии и практическом внедрении нанотехнологий – необходимость постоянного сотрудничества и согласования между учеными разных специальностей.
Слайд 38
Нанотехнология
Средства, потраченные из бюджета разных стран на нанотехнологии
в 1997-2005 годах
