Слайд 1Нанохимия и нанотехнологии: История.
Предмет и задачи
Лекция 1
Слайд 3
Древнеримский Кубок Ликурга меняет цвет в зависимости от освещения
Дамасский меч
имеет изумительно твердое и острое лезвие
Интересные факты:
Слайд 4Хронология событий
1928 год. Ирландский изобретатель Эдвард Синг (E.H. Synge)
Слайд 5Хронология событий
1931 год. Макс Кнолл (Max Knoll) и Эрнст Руска
(Ernst Ruska)
1938 год. Джемс Хиллиер (James Hillier) и Альберт Пребус
(Albert Prebus)
Слайд 6Хронология событий
1955 год. Эрвин Мюллер (Erwin Muller) изобрел полевой ионный
микроскоп, позволивший ему впервые увидеть отдельные атомы.
Слайд 7Хронология событий
1959 год. Ричард Фейнман (Richard Feynman)
впервые опубликовал работу с анализом перспектив миниатюризации и прочитал лекцию
:
«Внизу полным-полно места: приглашение в новый мир физики»,
«… в принципе физик мог бы синтезировать любое вещество по заданной химической формуле» .
Слайд 8Хронология событий
1968 год. Альфред Чо (Alfred Yi Cho) и Джон
Артур (John R. Arthur) разработали теоретические основы молекулярно-пучковой эпитаксии, применяемой
при получении квантовых точек;
1970 год. Японский ученый Эйдзи Осава (Eiji Osawa) высказал предположение о существовании молекулы из 60 атомов углерода, в виде усечённого икосаэдра:
Слайд 9Хронология событий
1973 год. Луи Е. Брусом (Louis E. Brus) и
Алексеем Екимовым (Alexey Ekimov)
в коллоидных растворах в стеклянной матрице
были обнаружены квантовые точки
Слайд 10Хронология событий
1974 год. Японский физик Норио Танигучи ввел в научный
оборот слово "нанотехнологии"
1981 год. Американский ученый Герберт Глейтер (Herbert Gleiter)
впервые использовал определение «нанокристаллический»
Слайд 11Хронология событий
1982 год. Герд Бинниг и Генрих Рорер создали Сканирующий
зондовый микроскоп
Слайд 12Хронология событий
1986 год. Эрик Дрекслер (Eric Drexler), ввел понятие «молекулярных
машин»
Слайд 13Хронология событий
1989 год. Дональд Эйглер (Donald Eigler), сотрудник компании IBM,
выложил название своей фирмы атомами ксенона
Слайд 14Хронология событий
1991 год. Японский ученый Сумио Иджима (Sumio Iijima) открывает
углеродные нанотрубки.
Слайд 15Хронология событий
1998 год. Сиз Деккер (Cees Dekker) создал транзистор на
основе нанотрубок
Слайд 16Хронология событий
1999 год. Уилсон Хо (Wilson Ho) и Хайжун Ли
(Hyojune Lee) исследовали химические связи Fe(CO)2
Слайд 17Хронология событий
2000 год. США создает Национальную Нанотехнологическую Инициативу (ННИ) (National
Nanotechnology Initiative).
Слайд 18Хронология событий
2002 год. Сиз Деккер (Cees Dekker) соединил углеродную трубку
с ДНК, получив единый наномеханизм.
Слайд 19Углеродные нанотрубки. Возможное применение
Космический лифт
Искусственные мышцы
Топливные элементы
Сверхпрочные нити
Микроэлектроника
Слайд 20Хронология событий
2004 год. Андрей Гейм (Andre Geim) и Константин Новосёлов
(Konstantin Novoselov) открыли графен
Слайд 21Графен. Применение в современном мире
Андрей Гейм и Константин Новоселов
Прозрачный радиомодуль
из Графена
Слайд 22Графен. Применение в современном мире
Слайд 23Хронология событий
2006 год. Джеймс Тур (James Tour) и его коллеги
из университета Райса создали наноразмерную машину:
Слайд 24Хронология событий
2007 год. Дж. Фрейзер Стоддарт (J. Fraser Stoddart)
Слайд 25Хронология событий
2009 год.
Аббревиатура "Si" написана отдельными атомами кремния на
олове, при помощи зонда АСМ
Слайд 26Хронология событий
2010 год. Компания IBM:
Слайд 27Хронология событий
2011 год. Немецкий физик Леонард Грил (Leonhard Grill)
Слайд 28Хронология событий
2012 год. Герхард Мейер (Gerhard Meyer), Лео Гросс (Leo
Gross), и Яша Репп (Jascha Repp)
Слайд 29Нанонаука – изучение вещества, процессов, явлений и устройств в нанометровом
диапазоне.
Нанотехнологии – совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом
создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм хотя бы в одном измерении, получившие в результате принципиально новые качества.
Одна из приоритетных задач нанотехнологий – установление связи между размером наночастицы и ее свойствами.
Объектами исследования нанотехнологий являются тела с такой массой, что их эквивалентный размер (диаметр сферы, объем которой равен объему тела) остается в пределах наноинтервала (0,1 – 100 нм).
Слайд 31Теоретическая нанотехнология
разрабатывает методы расчета поведения нанотел, учитывая такие параметры состояния
частиц, как пространственные координаты и скорости, масса, характеристики состава, формы
и структуры каждой наночастицы.
Слайд 32Экспериментальная нанотехнология
развивается в трех направлениях:
разрабатывает и использует сверхчувствительные спектральные
методы,
исследует явления при локальных электрических, магнитных или механических воздействиях
на нанотела;
определяет макрокинетические характеристики коллективов нанотел и функций их распределения по параметрам состояния.
Слайд 33Прикладная нанотехнология включает:
Техническую;
Синтетическую;
Медицинскую;
Экологическую.
Слайд 34Основы и главные области применения нанотехнологий:
Слайд 35Размеры и размерность объектов наномира
Размерность – число измерений, вдоль
которых движение электрона является инфинитным, а энергетический спектр в данном
направлении – непрерывным.
Виды нанообъектов:
квазидвумерный (пленки, покрытия)
квазиодномерный (нанотрубки)
нуль–мерный (атом)
Слайд 36Методы получения наноматериалов:
Bottom-up:
Газофазный синтез:
Испарение в электрической дуге
Лазерное испарение
Химическое осаждение
из газовой фазы
Магнетронное распыление
Синтез в нанореакторах
Золь-гель метод
Гидротермальный синтез
Синтез из сверхкритических
растворов
Top-down:
Механический помол
Механосинтез,
детонационный синтез
электровзрыв,
Сонохимия.
Удаление компонента гетерогенной системы
Слайд 37Нанометрологические средства исследования объектов:
Микроструктурный анализ
Электронная микроскопия
Сканирующая зондовая микроскопия
Дифракционный анализ
Спектральные методы:
оптическая, рамановская, Оже-, рентгеноэлектронная, магниторезонансная спектроскопии, Масс-спектрометрия
Слайд 38Источники информации
http://planete-zemlya.ru/drevnejshie-nanotexnologii/
http://monada.info/
http://innosfera.org/node/340
http://900igr.net/datai/meditsina/Nanotekhnologii-v-meditsine/0007-003-Nanotekhnologija-khronologija.png
http://www.nano.gov/timeline
http://www.foresight.org/nano/history.html
http://cryogenic.physics.by/index.php/ru/scientific-activities/employees/178-pavlenko