авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«Департамент образования г. Москвы НИЦ «Курчатовский институт» Московский институт открытого образования (МИОО) Национальный центр непрерывного естественнонаучного ...»

-- [ Страница 2 ] --

Мыльные пузыри и «мокрые» нанотехнологии Грошев Василий Анатольевич ГОУ СОШ № Научный руководитель Клюев Максим Германович, Инженер отдела физики и радиационной безопасности ОАО "НИКИЭТ" Введение Все мы в детстве пускали мыльные пузыри. И только теперь их стали называть нанообъектами, так как толщина пленки мыльного пузыря со ставляет всего около 40 нанометров! Ученые уже давно занялись изучени ем этих удивительных объектов. Мыло тоже имеет научное название, оно относится к группе поверхностно-активных веществ (сокращенно ПАВ).

ПАВы тоже очень важны для нанотехнологий, они обволакивают наноча стицы различных материалов и не дают им слипаться в более крупные частицы. А это очень важно, ведь только частицы очень маленького раз мера имеют особые свойства. Поэтому ученые придумывают различные способы использования уникальных свойств пузырей для создания нано технологий. Есть еще одна интересная особенность поверхностно активных веществ, при высыхании капель концентрированных растворов ПАВ в них сами по себе начинают расти дендриты. Все мы видели, как зимой, в сильный мороз, на оконном стекле растут дендриты льда. А в ПАВе это происходит при комнатной температуре, что облегчает наблю дение за ними. Рост дендритов происходит из частиц молекулярного раз мера. Но собранные из них дендриты видны в оптическом микроскопе. А если мыло развести в воде, то такой раствор начинает пузыриться. И пу зыри начинают взаимодействовать друг с другом. Учение придумали мно го разных пузырьковых камер, в которых моделируют структуры, кото рые можно получить из шариков.

Получать пузыри легче легкого, а наблюдать и изучать процессы само сборки дендритов ПАВ и поведение пузырьков можно с помощью обыч ного микроскопа. Все это очень интересно и удивительно. Этому и по священы мои опыты.

Эксперимент 1.

В своих экспериментах я наносил каплю концентрированного раствора ПАВ (я взял жидкое мыло «Лесная поляна») на предметное стекло микро скопа и наблюдал, как она высыхает. Капля не собирается в линзу, значит, чистое стекло является гидрофильной поверхностью. И сам ПАВ может хорошо растекаться по твердым поверхностям. Это как раз то, что нужно для образования пленки. Довольно быстро капля начинает высыхать. Пе ренеся предметное стекло с этой каплей под биологический цифровой микроскоп, я наблюдал (при увеличении х400 раз) как происходит высы хание концентрированного раствора ПАВ (см.

рис. 1.). Если ПАВ развес ти водой, такой раствор начинает пузыриться. Набрав немного такой пены в пипетку, я нанес мыльный пузырь диаметром 3 мм на поверхность предметного стекла микроскопа. Пузырь превратился в полусферу. Через некоторое время он лопнул, оставив на стекле след в виде кольца. В од ном месте этой окружности остались мелкие пузырики, которые уже можно рассматривать под микроскопом (см. рис. 2, увеличение х40). Вы сыхание маленьких островков раствора ПАВ происходило по-разному. В одних местах образовывались дендриты, но они росли в виде тонких ве точек (см. рис. 3, увеличение х1000). В некоторых участках высохшей пленки от мыльного пузыря образовались квадратные микрокристаллики (см. рис. 4, увеличение х1000). Интересно, как сильно повлияло разбавле ние раствора ПАВ на форму образующихся дендритов.

Эксперимент 2.

Но еще интереснее оказались структуры, которые возникли при высы хании самых маленьких пузырьков. На рис._5 видно, как отдельно ле жавший пузырик засох не лопнув. На его месте образовался очень ровный круг с какими-то включениями (см. рис. 5, увеличение х1000). Другой, почти такой же пузырик, при высыхании лопнул. И какие-то включения образовали полую внутри круглую корону (см. рис. 6, увеличение х1000).

И уж совсем замысловатая структура получилась, когда на следе от лоп нувшего большого пузыря оставался маленький пузырик. И получилось маленькое кольцо, к которому с противоположных сторон подходят два канала! (см. рис. 7, увеличение х400). Это уже похоже на готовое микро устройство.

Эксперимент 3.

А как эти пузырики перемещаются друг относительно друга? В микро скопе это хорошо видно. Здорово было бы научиться их самому переме щать в нужные места. И пусть он там уже лопается и образует структуры, которые показаны в Эксперименте 2. Но бывает, что эти пузырики соеди няются шейками, как это и отображено на рис._8 (см. рис. 8, увеличение х100). Цифровой микроскоп позволяет фотографировать то, что мы видим в окуляре. Делая снимки через каждые несколько секунд, я получил се рию кадров. Потом, с помощью GIF-аниматора я сделал анимацию мо мента слипания двух маленьких пузырьков и образования шейки между ними. Файл с анимацией находится в Приложении (файл «Obra zovanie_sheyki.gif»). Получилась очень наглядная картинка самосборки.

На анимации хорошо видно, как два маленьких пузырика, скользя по большому пузырику, соединились и между ними образовалась шейка!

Выводы Процессы самосборки микрообъектов на гидрофильных подложках могут быть осуществлены с помощью пузырей ПАВ. Пузырики легко соз давать, можно перемещать друг относительно друга. При высыхании сле ды, от пузырей могут образовывать разные фигуры и даже целые микро объекты. Этими процессами можно управлять. И их в будущем будут ис пользовать при создании «мокрых» нанотехнологий. А с помощью этих нанотехнологий будут создаваться материалы и устройства с новыми по лезными свойствами.

Интересное же это дело, научные исследования в области нанотехно логий!

Рис. 1. Рис. 2.

Рис. 3. Рис. 4.

Рис. 5. Рис. 6.

Рис. 7. Рис. 8.

Нанороботы – будущий триумф человечества.

Демичева Ксения Юрьевна, Лужнев Андрей Юрьевич школа № Научный руководитель Шарышева Светлана Владимировна, учитель физики.

1. Введение.

Человек все больше изучает окружающий мир вокруг себя, ему откры ваются тайны, которые тысячелетиями были недоступны. Это подталки вает его на создание новых технологий, которые улучшили бы жизнь лю дей. В ходе истории люди всегда только тем и занимались, что пытались упорядочивать атомы с целью получения структур с заданными свойства ми. Все развитие техники, по сути, сводится к постоянному уменьшению частиц вещества, с которыми можно работать.

Первобытные люди обтесывали камни, откалывая кусочки, содержа щие бесконечное число атомов. Позже появились более тонкие инстру менты, позволявшие оперировать значительно меньшим количеством атомов, но счет все равно шел на квадриллионы. В двадцатом веке освои ли технологии создания тонких пленок. Напыляемые слои состояли из нескольких молекул.

Идеальный вариант - манипулирование отдельными атомами. Распо ложив их определенным образом, можно было бы создавать структуры с любыми заданными свойствами. На сегодняшний день такая задача не относится к области фантастики. Уже примерно двадцать лет, как химики научились собирать структуры поатомно. Первоначально такая операция представлялась проблематичной, но, понимая все значение новой области науки, ученые нашли различные методы ее выполнения. Это нанотехно логии - принципиально новые технологии, по сути, преддверие очередной интеллектуальной революции. Элементарной структурной единицей, с которой они работают, являются отдельные атомы, имеющие размеры порядка десятых долей нанометра, - отсюда и их название. Человечество, стараясь облегчить себе жизнь, начали размышлять над сложными меха низмами - ими стали нанороботы.

2. Теоретическая часть.

Нанороботы - роботы, размером сопоставимые с молекулой, обладаю щие функциями движения, обработки и передачи информации, исполне ния программ. Сфера применения нанороботов очень широка. Они будут применяться в медицине, в промышленности, в сельском хозяйстве, в ос воении космоса. В медицине, в идеальном случае, это устройство будет способно «ремонтировать» поврежденные клетки, ткани;

производить диагностику и лечение раковых заболеваний и картографировать крове носные сосуды;

производить анализ ДНК с последующей ее корректиров кой;

уничтожать бактерии, вирусы, и т.п. Максимальный размер устрой ства не должен превышать 113 микрона (без двигательных жгутиков).

В промышленности с их помощью можно будет складывать из атомов и уникальные изделия, и предметы повседневного пользования. В цивили зации, обладающей развитой инфраструктурой нанороботов, отпадет не обходимость и в огромных заводах, и в маленьких фабриках. Их заменит небольшое устройство величиной с холодильник. Внутри будут находить ся компьютер, емкость с различными химическими элементами и колония нанороботов. Замена произойдёт и в сельском хозяйстве: комплексы из молекулярных роботов придут на смену «естественным машинам» для производства пищи (растений и животных) их искусственными аналога ми. В космосе нанороботы помогли бы выжить космонавтам, продлевая им жизнь, поэтому учёным нужны нанороботы, для уверенного полёта в космос, за новыми открытиями. Космос будет, наконец, освоен: огромная армия роботов-молекул будет выпущена в околоземное космическое про странство и подготовит его для заселения человеком — сделает пригод ными для обитания Луну, астероиды, ближайшие планеты.

3. Вывод.

Когда же нанороботы придут в наш мир, станут такой же обыденно стью, как персональные компьютеры и интернет? По прогнозам ученных, в 2025 году нанороботы произведут революцию во всех сферах жизни. В настоящее время уже созданы электромеханические наноустройства, ог раниченно способные к передвижению, которые можно считать прототи пами нанороботов. Нанокомпьютеры и наномашины заполнят собой все окружающее пространство: они будут находиться между молекулами воз духа, присутствовать в каждом предмете, в каждой клетке человеческого организма. Весь окружающий мир превратится в один гигантский компь ютер или, что, пожалуй, будет вернее, человечество сольется с окружаю щим миром в единый разумный организм.

4. Список литературы.

1. Глущенко С. Нанороботы и суперкомпьютеры 2. Большая советская энциклопедия (второе издание). Государственное научное издательство «БСЭ»

3. Энциклопедический словарь юного физика. Москва «Педагогика»

1984год 4. Учебник «физика» для 11 класса средней школы. Москва «Просвеще ние» 1991год 5. В. Ю. Попов, ДНК Наномеханические роботы и вычислительные уст ройства, 6. E. Drexler «Nanosystems»

7. R. Freitas «Nanomedicine»

8. Ralph C. Merkle «A New Family of Six Degree Of Freedom Positional De vices»

9. Robert A. Freitas Jr., "Exploratory Design in Medical Nanotechnology: A Mechanical Artificial Red Cell," Artificial Cells, Blood Substitutes, and Immobil. Biotech. 26(1998):411-430.

10. Robert A. Freitas Jr., Nanomedicine, Volume I: Basic Capabilities, Landes Bioscience, Georgetown, TX, 11. Couvreur P., Vauthier C. (2006). "Nanotechnology: Intelligent Design to Treat Complex Disease". Pharmaceutical Research 23 (7): 1417– 12. Fisher, B. (2008). "Biological Research in the Evolution of Cancer Surgery:

A Personal Perspective". Cancer Research 68 (24): 10007– 13. Cavalcanti, A., Shirinzadeh, B., Zhang, M. & Kretly, L.C. (2008).

"Nanorobot Hardware Architecture for Medical Defense". Sensors 8 (5):

2932– 14. Hill, C., Amodeo, A., Joseph, J.V. & Patel, H.R.H. (2008). "Nano- and mi crorobotics: how far is the reality?". Expert Review of Anticancer Therapy 8 (12): 1891– 15. Hoh, D.J., Oh, B.C., Heller, A.C., Liu, C.Y. & Apuzzo, M.L. (2008). "The future of cerebral surgery: a kaleidoscope of opportunities". Neurosurgery 62 (6): 1555– Фуллерены и их применение Демченко Анна Гасымовна, школа №1323, 10 А класс Научный руководитель Белова А.М., учитель химии 1. Фуллерены — молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода и представляющие собой выпуклые замкну тые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординирован ных атомов углерода. Своим названием эти соединения обязаны инженеру и дизайнеру Ричарду Бакминстеру Фуллеру 2. История открытия фуллеренов В 1985 году группа исследователей—Роберт Керл,Харолд Крото, Ри чард Смолли, Хис и О’Брайен— исследовали пары графита, полученных при лазерном облучении твёрдого образца, и обнаружили пики с макси мальной амплитудой. Они предположили, что данные пики отвечают мо лекулам С60 и С70.

3. Структурные свойства фуллеренов В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шести- и пятиугольников, из которых составлена поверхность сфер. Самый симметричный и наиболее полно изученный представитель семейства фуллеренов— фуллерен (C60).Высшие фуллерены, содержа щие большее число атомов углерода (до 400), образуются в значительно меньших количествах и часто имеют довольно сложный изомерный со став.

4. Физические свойства фуллеренов:

1) Фуллериты- конденсированные системы, состоящие из молекул фуллеренов. Наиболее изученная система такого рода— кристалл С60.

Исследования кристаллов высших фуллеренов затруднены сложностью их получения. Молекулы удерживаются в кристалле силами Ван-дер Ваальса(силы межмолекулярного взаимодействия с энергией).

2) Нелинейные оптические свойства. Фуллеренам трудно конкуриро вать с традиционными материалами. Высокая стоимость, сложности с диспергированием фуллеренов в стёклах, способность быстро окисляться на воздухе, далеко не рекордные коэффициенты нелинейной восприимчи вости, высокий порог ограничения оптического излучения (не пригодный для защиты глаз) создают серьёзные трудности в борьбе с конкурирую щими материалами.

3) Квантовая механика.В 1999 исследователи из Университета Вены продемонстрировали применимость корпускулярно-волнового дуализма к молекулам фуллерена.

4) Гидратированный фуллерен. Это прочный, комплекс, состоящий из молекулы фуллерена С60, заключенной в гидратную оболочку, которая содержит 24 молекулы воды.

5. Химические свойства фуллеренов:

Фуллерены (несмотря на отсутствие атомов водорода) могут быть функционализированны различеыми химическими методами.

Успешно были применены такие реакции для функционализации фул леренов:

1) реакция Дильса-Альдера 2)реакция Прато 3)реакция Бингеля 6. Синтез фуллеренов:

Сравнительно быстрое увеличения общего количества установок для получения фуллеренов и постоянная работа по улучшению методов их очистки привели к существенному снижению стоимости С60 за последние 17 лет— с 10000$ до 10-15$ за грамм, что подвело к рубежу их реального промышленного использования.

К сожалению, несмотря на оптимизацию метода Хаффмана — Крет чмера (ХК), повысить выход фуллеренов более 10-20% от общей массы сожжённого графита не удаётся. Многие исследователи полагают, что снизить стоимость фуллеренов, получаемых методом ХК, ниже несколь ких долларов за грамм не удастся. Наибольших успехов в этой области достигла фирма Mitsubishi, удалось наладить промышленный выпуск фуллеренов методом сжигания углеводородов в пламени. Стоимость та ких фуллеренов составляет около 5$/грамм.

Высокую стоимость фуллеренов определяет не только их низкий вы ход при сжигании графита, но и сложность выделения, очистки и разделе ния фуллеренов различных масс из углеродной сажи.

7. Применение:

1) Материала для полупроводниковой техники. Молекулярный кри сталл фуллерена является полупроводником и его свойства во многом аналогичны свойствам других полупроводников. Поэтому ряд исследова ний был связан с вопросами использования фуллеренов в качестве нового материала для традиционных приложений в электронике. Однако сущест венным недостатком оказалось влияние кислорода на проводимость плё нок фуллеренов и, следовательно, возникла необходимость в защитных покрытиях. В этом смысле более перспективно использовать молекулу фуллерена в качестве самостоятельного наноразмерного устройства и, в частности, усилительного элемента.

2)Фоторезист. Под действием видимого ультрафиолетового и более коротковолнового излучения фуллерены полимеризуются и в таком виде не растворяется органическими растворителями.

3)Фуллереновые добавки для роста алмазных плёнок. Другой возмож ностью практического применения является использование фуллереновых добавок при росте алмазных плёнок CVD-методом (Химическое осажде ние паров). Введение фуллеренов в газовую фазу эффективно с двух точек зрения: увеличение скорости образования алмазных ядер на подложке и поставка строительных блоков из газовой фазы на подложку.

4)Сверхпроводящие соединения с С60. Молекулярные кристаллы фуллеренов — полупроводники.В начале 1991 г. было установлено, что легирование(добавление в состав материалов примесей для изменения физических и химических свойств основного материала) твёрдого С небольшим количеством щелочного металла приводит к образованию ма териала с металлической проводимостью, который при низких температу рах переходит в сверхпроводник. Установили, что сверхпроводимостью обладают многие фуллериты.

5) Влияние добавок фуллереновой сажи на антифрикционные и про тивоизносные свойства ПТФЭ. Присутствие фуллерена С60 в минераль ных смазках инициирует на поверхностях контртел образование защитной фуллерено-полномерной пленки толщиной — 100 нм.

Образованная пленка:

1)Защищает от термической и окислительной деструкции 2)Увеличивает время жизни узлов трения в аварийных ситуациях в 3- раз 3)Увеличивает термостабильность смазок до 400—500С.

6) Среди других интересных приложений следует отметить аккумуля торы и электрические батареи, в которых так или иначе используются добавки фуллеренов.

Фуллерены также могут быть использованы в качестве добавок для получения искусственных алмазов методом высокого давления. При этом выход алмазов увеличивается на 30 %.

Также фуллерены и их различные химические производные исполь зуются в сочетании с полупроводящими полимерами для изготовления солнечных элементов.

Фуллерены могут быть также использованы в фармации для создания новых лекарств.

Кроме того, фуллерены нашли применение в качестве добавок в ин тумесцентные (вспучивающиеся) огнезащитные краски. За счёт введения фуллеренов краска под воздействием температуры при пожаре вспучива ется, образуется достаточно плотный пенококсовый слой, который в не сколько раз увеличивает время нагревания до критической температуры защищаемых конструкций.

Использованная литература:

1) Елецкий А. В., Смирнов Б. М. Фуллерены и структуры углерода. — Успехи физических наук, 1995 год.

2) Борщевский А. Я., Иоффе И. Н., Сидоров Л. Н., Троянов С. И., Юров ская М. А. Фуллерены — Нанометр, 2007год.

3) Воронов В.К., Подоплелов А.В. Современная физика: Учебное пособие, 2005 год.

«Сплав» нанотехнологий и медицины Дятлов Иван Максимович, Центр образования «Самбо-70»

Научные консультанты: Бученков Николай, Григорьев Андрей, студенты технологического университета «Московский институт стали и сплавов»

Научный руководитель Конарева Елена Владимировна, ЦО «Самбо-70», учитель физики, кандидат педагогических наук.

Актуальность: В области медицины появляется все больше инноваци онных технологий, значительно облегчающих лечение людей и период их реабилитации. С помощью новейших достижений в области материалове дения и нанотехнологий можно изменить механические свойства протезов и имплантов, повысить их долговечность.

Цель работы: на примере циркониевого сплава, применяемого в меди цине, выявить преимущество изделий из наноструктурного материала над изделием из обычного материала.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить сле дующие задачи:

1) изучить литературу по теме проекта;

2) проанализировать отобранные материалы;

3) провести эксперимент: определить характеристики механических свойств биосовместимых сплавов (на примере циркониевого сплава) по сле обработки методами интенсивной пластической деформации (ИПД).

Основная гипотеза: Если применить методы ИПД, то это позволит су щественно повысить прочность сплавов до необходимого в медицине уровня.

В ходе проекта использовались следующие методы работы:

1) металлографический, электронно-микроскопический для анализа структуры материала;

2) методы механических испытаний: определение микро-твердости, испытание на одноосное растяжение.

Практическая направленность работы состоит в обосновании возмож ности применения наноструктурных изделий из данного сплава в области медицины на основе полученных результатов эксперимента.

Использование нанотехнологий в медицине могут коренным образом решить проблему имплантации различных тканей в тело человека, в част ности, костной ткани. В настоящее время в медицинской технике пре имущественно используются титановые сплавы, обладающие высокой биосовместимостью с тканями организма и высокими механическими свойствами. Использование же титановых имплантатов с нанесённым на ноструктурным биосовместимым циркониевым покрытием позволяет зна чительно ускорить процесс восстановления повреждённых тканей.

Однако применение циркониевых сплавов в медицине ограничено из за их более низких прочностных свойств по сравнению с титановыми. В настоящее время среди используемых в промышленности циркониевых сплавов наиболее предпочтительным для изготовления имплантатов явля ется сплав Zr-2,5%Nb (сплав циркония и ниобия).

Эксперимент и полученные результаты.

В нашей работе упрочнение циркониевых сплавов достигнуто путем получения в них наноструктурного и субмикрокристаллического состоя ния методами интенсивной пластической деформации (ИПД): равнока нально-угловым прессованием (РКУП) и кручением под высоким давле нием (КГД).

Субмикрокристаллическое состояние в технически чистом цирконии не позволяет достичь уровня механических свойств титана и титановых сплавов. Однако многочисленные исследования других сплавов после ИПД показывают, что происходит существенное измельчение структуры и повышение прочностных свойств материала в 2-6 раз по сравнению с исходным состоянием.

Эксперимент проводился при участии наших научных консультантов – выпускников ЦО «Самбо-70», студентов МИСиС Бученкова Николая и Григорьева Андрея – с использованием аппаратов для заприсовки и шли фования образцов, микроскопа.

Получены следующие основные выводы:

1.Наноструктурное и субмикрокристаллическое состояние сплава Zr 2,5%Nb было получено при проведении ИПД двумя способами: кручени ем под высоким гидростатическим давлением (КГД) и равноканально угловым прессованием (РКУП).

2.КГД увеличивает микротвердость обоих сплавов в 2,0–2,5 раза.

3.Деформационное упрочнение сплавов Zr-2,5%Nb после КГД сохра няется при нагреве до температур 350–400°С.

Поэтому упрочнение циркониевых сплавов позволит существенно расширить их применение в медицинской технике, поскольку их абсо лютно инертное поведение в тканях организма никак не влияет на здоро вье человека.

Список использованной литературы и ресурсов 1 Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металли ческие материалы. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007.

2 Золотаревский В.С. Механические свойства металлов. М.: Изд-во МИСиС, 1998.

3 Никулин С.А. Циркониевые сплавы для ядерных энергетических ре акторов. Жаропрочные и радиационные материалы: Учебн. пособие.- М.:

МИСиС, 2007.

4 http://www.nanometer.ru/ 5 http://www.rusnanonet.ru/ 6 http://nanodigest.ru/ Космический лифт Емелин Илья, АНО СОШ«Феникс», 9 А класс.

Научный руководитель Свиридова О.В., учитель физики АНО СОШ «Феникс»

К проекту «Космический лифт» от сказок и мифов, через работы Ци олковского и Цандера вернулись с открытием углеродных нанотрубок.

Лифт должен быть экономически выгоднее ракетного способа достав ки грузов на космические станции.

Лифт – это трос, берущий свое начало на Земле, конец которого на геосинхронизированной орбите. Меняем длину – меняем орбиту. Тросу из углеродных нанотрубок достаточно иметь толщину у основания всего в 1мм, а если основание сделать подвижным, кабель «заякорить» на сверх звуковом самолете, то выигрыш в массе будет очень значительным.

Углеродные нанотрубки очень прочны. Модуль Юнга колеблется от 1,28 до 1.8 ТПа. Углеродная нанотрубка гнется как соломинка, но не ло мается и может распрямиться без повреждений.

Проектом « Космический лифт» занимаются ученые NASA, Австра лии, индийского космического центра VSSC, проявляют интерес к этой теме и в России.

Литература 1.Старостин В.В. Материалы и методы нанотехнологий. Издательство «Бином» Интернет ресурсы 1. http://rnd.cnews.ru/tech/aerospace/news/line/index_science.shtml?2011/01/ 1/ 2. http:// ru.wikipedia.orgwiki/космический лифт 3. http:// galspace.spb.runature.file/lift.html 4. http:// traditio.ruwiki/космический лифт 5. http:// computerra.ruстатьи Наноарт Жукова Анастасия Александровна, школа № 969 г., 10 класс.

Научный руководитель Козина Татьяна Валентиновна, учитель химии и биологии ГБОУ СОШ № 969 г.

Наноарт — молодое направление современного изобразительного ис кусства, использующее последние достижения электроники, компьютер ных и печатных технологий.

Свое вдохновение художник черпает в удивительном мире микро структур металла, стекла, камней или пластика, всего, что можно сфото графировать с помощью электронного микроскопа с увеличением не ме нее 100 000 раз. Обрабатывая фотографию на компьютере, автор ищет художественный образ и добивается эстетической и декоративной выра зительности картин.

Философия этого вида искусства подразумевает, что зритель будет за хвачен и очарован микрокосмосом, окружающим нас повсюду, но до по ры даже не проявляющемся. Таким образом, мы погружаемся в самих се бя, совершаем путешествие в другое измерение. К тому же ассоциативный строй работ так многообразен, что позволяет увидеть в достоверных структурах удивительное разнообразие фантазий. Тут и тела людей, порт реты и профили, фигуры животных, горы, моря — все, о чем говорил Ле онардо в трактате о живописи, когда предлагал художникам тренировать свою фантазию, вдумчиво изучая настенные трещины, пятна сырости с разводами и даже плесенью. Все то, что, казалось бы, так далеко от искус ства, становится его выразительнейшей фантастической частью. Все это присутствует в наноарте.

Румынский ученый и художник Крис Орфеску - основоположник на ноарта, нового направления в искусстве, объектом которого являются ве щества, полученные с помощью электронных и атомно-силовых микро скопов. За мастерское изображение наночастиц и других объектов нано технологий в 2005 году Орфеску удостоился приза американского журна ла World of Art как самый креативный художник.

Крис Орфеску рассматривает наноарт как самый прогрессивный путь для внедрения нанотехнологий и знакомства с ними людей, не связанных с наукой.

В отличие от фотографии изображения наноарта созданы электрона ми, проникающими в глубинные структуры материала. Растровый элек тронный микроскоп отображает поверхность образца с большим разреше нием (менее микрометра) и при гораздо большем увеличении (до 300 ты сяч раз). Полученные без световых волн изображения черно- белые, их затем обрабатывают с помощью различных художественных технологий.

Уже более 20 лет, используя электронный микроскоп, Орфеску делает отпечатки срезов твёрдых тел, чёрно-белые изображения обрабатывает на компьютере, добавляя цвет к сложной структуре материала. Орфеску до бился в своих работах особой глубины и трёхмерности изображения, ис пользуя технику Digital Faux — особые фильтры и эффект полупрозрач ных слоёв. Получающиеся картины, представляющие собой цифровые изображения реальных вещей, по своей яркости напоминают творения художников-абстракционистов.

«Осколки» — самая известная картина Криса Орфеску. На ней изо бражена коллоидная частица графита, погружённая в жидкий азот при температуре -196 °С.

Творения наноарта можно увидеть и на выставках нанотехнологий, и в музеях современного изобразительного искусства, так как они являются иллюстрациями достижений современной науки и просто объектами ис кусства.

Нанохимия металлов Заев Денис, школа №430, 11А класс.

Научные руководители Фёдорова Светлана Рауфьевна, Заева Елена Юрьевна.

Нанотехнологии. В последнее время мы часто читаем и слышим это слово в средствах массовой информации. Также появилось много рекла мы, предлагающей купить что-нибудь с приставкой «нано…». Появив шиеся нанотехнологии дают возможность собирать под контролем физи ческих методов наблюдения кристаллы нужных свойств из отдельных атомов, как из деталей конструктора. То есть видеть и перемещать от дельные атомы размером в одну миллиардную долю метра. Нанотехноло гии – это действительно новая ступень научного знания, которая может принести реальные сдвиги в плане продуктивных технологий, значение которых день ото дня только возрастает. В ближайшем будущем наномаг ниты смогут заменить полупроводники, нановолокна станут альтернати вой всех сверхпрочных материалов, уже сейчас углеродные нанотрубки можно применять в качестве защиты от микроволновых излучений, по прогнозам ученых, нанотехнологии смогут защитить банкноты от подде лок, наноспутниками возможно будет управлять с помощью мобильного телефона, нанолед не будет таять при температуре человеческого тела, а также многое и многое другое.

Моя работа сосредоточена в области свойств металлов. Металлы как пример для выявления действия тонких материй я выбрал потому, что мне интересно изучение свойств металлических наночастиц. Это одно из весьма популярных сейчас направлений современной химии, интересное как в прикладном отношении (для получения новых материалов с уни кальными свойствами), так и с точки зрения возможностей, которые от крываются здесь для фундаментальных исследований роли металлов в природе вообще и в живом организме в частности. Металлы в виде нано частиц могут ярко выявлять свои тонкие свойства;

наночастицы могут играть в живом организме двоякую роль: с одной стороны, приёмников электромагнитных сигналов извне и, с другой стороны, датчиков состоя ния организма, сигналы которых можно регистрировать соответствую щими приборами.

Наночастицы металлов бывают самой разной формы;

в большинстве случаев они имеют кристаллическое строение, но бывают и аморфные частицы. По размерам наночастицы металлов стоят между молекулами фосфолипидов, входящих в состав клеточных мембран, и клетками. Инте ресно отметить, что имеется явное сходство между строением наночастиц и некоторых вирусов. Например, многие фаги (вирусы бактерий), вирусы раковых опухолей, некоторые аденовирусы, вирусы герпеса, ветряной оспы, аналогичную структуру имеют и некоторые наночастицы серебра.

Можно сказать, что биологические молекулы, клеточные органеллы, большинство вирусов это всё наночастицы;

их жизнь протекает в на номире.

Интенсивные исследования наночастиц металлов обнаружили множе ство их весьма интересных и полезных свойств, изучение которых лежит в основе многих направлений их практического применения. Известные к настоящему времени биологические эффекты наночастиц металлов мож но разделить на две большие группы: (1) биоцидное действие (то есть способность убивать живые организмы), зарегистрированное в основном в экспериментах на микроорганизмах, и (2) изменение функций живых организмов, проявляющееся на биологических объектах разных уровней организации, включая человека.

Свойства у наночастиц серебра уникальные. Установлено, что наноча стицы серебра в тысячи раз эффективнее борются с бактериями и вируса ми, чем серебряные ионы. Кроме того, в отличие от антибиотиков, уби вающих не только вредоносные вирусы, но и пораженные ими клетки, действие наночастиц очень избирательно: они действуют только на виру сы, клетка при этом не повреждается!

Крошечные, незаметные, экологически чистые серебряные наночасти цы могут применяться везде, где необходимо обеспечить чистоту и гигие ну: от косметических средств до обеззараживания хирургических инстру ментов или помещений.

Наночастицы оксида цинка также обладают рядом уникальных свойств (в том числе и бактерицидных), среди которых особый интерес вызывает способность поглощать широкий спектр электромагнитного излучения, включая ультрафиолетовое, инфракрасное, микроволновое и радиочастотное.

Эти частицы также можно использовать для приготовления солнцеза щитных кремов, мазей и других препаратов, так как они безопасны для человека и не раздражают кожу.

Способность наночастиц оксида цинка к рассеянию электромагнитных волн может использоваться в тканях одежды для придания ей свойств невидимости в инфракрасном диапазоне за счет поглощения излучаемого человеческим телом тепла. Это позволяет изготавливать камуфляжи, не видимые в широком диапазоне частот – от радио до ультрафиолета. Такая одежда просто незаменима в военных или антитеррористических опера циях, поскольку позволяет вплотную подойти к противнику без риска быть замеченным приборами ночного видения.

Ученые заинтересовались и золотом. Химически этот благородный ме талл чрезвычайно инертен,однако, как выяснилось недавно, золото может проявлять и весьма значительную химическую активность, но только в наномире. Почему образуются наночастицы золота и почему они имеют форму миниатюрных сосисок, ученые не знают, зато знают другое: они обладают поистине уникальными свойствами - в первую очередь, в том, что касается взаимодействия со светом. Например, они способны чрезвы чайно эффективно поглощать световое излучение, причем частотный диа пазон зависит от линейных размеров частицы. Можно получить золотые палочки определенного цвета и заранее выбрать цвет, который они долж ны будут поглощать - красный, или синий, или зеленый. Наиболее пер спективными представляются нанопалочки золота строго определенного размера. Во-первых, они поглощают тепловое излучение солнца на ред кость эффективно, а во-вторых, они не выцветают со временем - в отли чие от других покрытий того же назначения. Золото, ради которого люди веками с энтузиазмом резали друг другу глотки, начинали войны и коло ниальные походы, в наши дни понемногу становится другом человечест ва. До идиллии пока далеко, но "реабилитация" золота всё же понемногу набирает обороты. Невидимые глазом наночастицы золота помогают соз давать лекарства от неизлечимых болезней с уникальными свойствами. … Открытые в результате исследований уникальные многовалентные свой ства наночастиц золота позволяют говорить об открытии нового направ ления в разработке лекарственных препаратов с совершенно невиданными доселе свойствами. Ученые из Университета Северной Каролины уже имеют планы комбинирования других лекарственных препаратов с нано частицами золота. В серии следующих экспериментов исследователи на метили изучение свойств других антивирусных лекарств, "прикреплён ных" к молекулам глюкозы и золотым наночастицам. Предполагается ис следовать возможности снаряжённого таким образом "транспортного сна ряда" по переносу антивирусных лекарств через гематоэнцефалический барьер (барьер между кровью и цереброспинальной жидкостью), с целью эффективной борьбы с недостижимыми доселе обычными средствами вирусными инфекциями мозга. Благодаря использованию наночастиц зо лота диаметром всего 16 нанометров учёным из Университета Восточной Англии (University of East Anglia) удалось сконструировать точнейший детектор опасных биологических субстанций. Схематично принцип рабо ты детектора можно описать так: наночастицы золота, покрытые сахаро зой, при химическом взаимодействии с отравляющими субстанциями мгновенно меняют цвет с ярко-красного на оттенки синего, что позволяет не только детектировать наличие ядов, но также производить их количе ственную оценку и даже определять тип яда.

Человечество делает первые шаги по неведомому доселе наномиру.

Как любое неведомое, куда вторгается наука, наномир в равной степени может принести и победы над болезнями, и породить множество новых проблем. Радует то, что до сих пор всё золото мира не было способно по мочь одному единственному больному СПИДом, а теперь, благодаря но вым нанотехнологиям, для изготовления лекарства для тысяч больных понадобится золота не больше чем в одном золотом червонце. Не всегда получается с мирным атомом – так пусть хотя бы получится с мирным золотом.

Литература.

1. А.И.Гусев, А.А.Рампель, Нанокристаллические материалы, Физматлит, Москва, 2. Ю.В.Ракитин, В.Т.Калинников Современная магнетохимия. Наука, С. П., 1994.

3. И.П.Суздалев, П.И. Суздалев. Успехи химии, 70, 203 (2001) 4. С.П. Губин, Ю.А.Кокшаров. Неорганические материалы, 38, (2002) Возможности изучения структурных геномных нарушений in silico:

диагностика и анализ семейного случая транслокации t(3;

8) Захаров Дмитрий Владимирович, Дятлова Татьяна Дмитриевна, Воробьева Ольга Александровна, школа № 26.

Научные руководители Шаронин Василий Олегович, учитель биологии, к.б.н., Захаров Евгений Владимирович, студент биолого-химического фа культета МПГУ Современные цифровые и компьютерные технологии, в сочетании с традиционной оптической микроскопией, предоставляют широкие воз можности для количественной оценки геномных нарушений, в том числе – аномалий хромосом человека и/или их определенных участков. Разра ботка и целевая оптимизация программы компьютерного анализа цифро вого изображения – цифровой биометрии – позволяет определять размеры сегментов хромосом не только без непосредственного участия пациента, но и устраняя необходимость в наличии лабораторного оборудования, препарата и микроскопа. Диагностика может проводиться дистанционно, по графическому изображению кариотипа (in silico) в любом формате.

Наличие в свободном доступе баз данных молекулярного картирования генома человека позволяет сопоставлять биометрические результаты с генетическими характеристиками анализируемых последовательностей, что значительно повышает точность и эффективность диагностики.

Особое место среди хромосомных патологий занимают структурные аномалии, связанные с передачей одним из родителей, носителем сбалан сированной перестройки, потомству. Количественная оценка избыт ка/недостатка хромосомного материала является важным критерием для разработки стратегии лечения и составлении прогноза для таких пациен тов и их родителей.

Цель: провести количественный анализ хромосомных перестроек, свя занных с транслокацией участка короткого плеча хромосомы 3 на корот кое плечо хромосомы 8, используя авторскую программы GenoMetr-II, in silico.

Задачи:

провести процедуру G-окрашивания хромосомных препаратов 1.

выявить аномальные хромосомы в метафазных пластинках путем 2.

классического цитогенетического анализа создать пакет цифровых микрографий G-окрашенных кариотипов 3.

пациентов определить размер районов хромосом, участвующих в структур 4.

ной перестройке у матери и ребенка, in silico (по цифровым изображени ям) сопоставить полученные результаты с Международными геном 5.

ными базами данных подтвердить достоверность результатов статистическими мето 6.

дами Выводы:

сегменты G-окрашенных хромосом человека представляют собой 1.

уникальный рисунок, строго индивидуальный для каждого участка классический цитогенетический анализ выявляет структурные 2.

хромосомные аномалии и дает качественную оценку перестройкам использование для микрографии любительских фотокамер позво 3.

ляет получать изображения с разрешением, достаточным для применения метода компьютерной биометрии GenoMetr-II с помощью программы GenoMetr-II определен размер хромосом 4.

ного сегмента 3р, участвующего в структурной перестройке у матери и ребенка, in silico (по цифровым изображениям) сопоставление результатов компьютерной биометрии с Между 5.

народными геномными базами NCBI данных повышает эффективность и точность диагностики и прогноза Литература:

1. Ворсанова С.Г., Юров Ю.Б., Чернышов В.Н. Медицинская цитогене тика. / М.: ИД Медпрактика-М, 2006.- 300 с.

2. Ворсанова С.Г., Юров И.Ю., Соловьев. И.В., Юров Ю.Б. Гетерохро матиновые районы хромосом человека: клинико-биологические аспекты. / М.: Медпрактика, 2008.- 300 с.

3. Шаронина Ю.А., Асанов Ж. А., Коненкова Л. А., Захаров Е. В., Холи на Е. А., Гуленков А. С., Шаронин В.О. Метод сравнительной цифровой биометрии: разработка и опыт применения технологии в школьных ис следованиях по палинологической биоиндикации и цитогенетической ди агностике. // Исследовательская работа школьников, 2009, – 2(28). – 53 – 61.

4. M.Seabright. A rapid banding technique for human chromosomes.// Lan cet, 1972.- II.-971-972.

5. Шаронина Ю.А., Никулина Е.А., Хрущева А.С., Коштырева Е.В., Пу тилова Т.В., Усатова Л.А., Шаронин В.О. Полевая микрофотография и палинологическая биоиндикация в школьных биоэкологических исследо ваниях. / Инновационные процессы в биологическом и экологическом образовании в школе и ВУЗе. Сб. материалов I Международной научно практической конференции / М.: МПГУ, 2008. - 267 – 272.

6. International Human Genome Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome. / Nature, 2001.- 409.-15.02.- 860-921.

7. Wise JL, Crout RJ, McNeil DW, Weyant RJ, Marazita ML / Human Telomere Length Correlates to the Size of the Associated Chromosome Arm.

PLoS ONE 4(6): e6013. (2009) doi:10.1371/journal.pone. 8. An International System for Human Cytogenetic Nomenclature (2009) Recommendations of the International Standing Committee on Human Cytoge netic Nomenclature. / Cytogenetic and Genome Research / Karger AG, Basel, 2009.- 138 p.

9. База данных генома человека NCBI. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ 10. Янковский Н.К., Боринская С.А. Геном человека: научные и практи ческие достижения и перспективы: Аналитический обзор / Вестник РФФИ, 2003. – 2. – 46 – 64.

Графен и его применение.

Иванов Кирилл Валерьевич, школа 1741, 10 "А" класс.

Научный руководитель Пацина Марина Викторовна Графен - двумерная аллотропная модификация углерода (существова ние одного и того же химического элемента в виде двух и более простыых веществ, различных по строению и свойствам — так называемых алло тропических модификаций или аллотропических форм.), образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом. Графен можно представить как одну плоскость графита, отделенную от объемного кристалла, облада ет большой механической жесткостью и хорошей теплопроводностью.

Высокая подвижность носителей заряда (максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов) делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в част ности, как будущую основу наноэлектроники и возможную замену крем ния в интегральных микросхемах (чипах и микрочипах). Интегральная микросхема может обладать законченным, сколь угодно сложным, функ ционалом — вплоть до целого микрокомпьютера (однокристалльный микрокомпьютер).

Основной из существующих в настоящее время способов получения графена в условиях научных лабораторий основан на механическом от щеплении или отшелушивании слоёв графита. Он позволяет получать наиболее качественные образцы с высокой подвижностью носителей.

Этот метод не предполагает использования масштабного производства, поскольку это ручная процедура.

Другой известный способ — метод термического разложения подлож ки карбида кремния— гораздо ближе к промышленному производству.

Поскольку графен впервые был получен только в 2004 году, он ещё не достаточно хорошо изучен и привлекает к себе повышенный интерес.

Получение.

Интерес к графену появился после открытия углеродных нанотрубок, поскольку вся первоначальная теория строилась на простой модели на нотрубки как развёртки цилиндра. Поэтому теория для графена в прило жении к нанотрубкам хорошо проработана.

Попытки получения графена, прикреплённого к другому материалу, начались с экспериментов, использующих простой карандаш, и продол жились с использованием атомно-силового микроскопа для механическо го удаления слоёв графита, но не достигли успеха. Использование графита с внедрёнными В 2004 году российскими и британскими учёными была опубликована работа, где сообщалось о получении графена на подложке окислённого кремния. Таким образом, стабилизация двумерной плёнки достигалась благодаря наличию связи с тонким слоем диэлектрика - окси да кремния.

Кусочки графена получают при механическом воздействии на высоко ориентированный пиролитический графит. Сначала плоские куски графи та помещают между липкими лентами (скотч) и расщепляют раз за разом, создавая достаточно тонкие слои (среди многих плёнок могут попадаться однослойные и двуслойные, которые и представляют интерес). После от шелушивания скотч с тонкими плёнками графита прижимают к подложке окислённого кремния. При этом трудно получить плёнку определённого размера и формы в фиксированных частях подложки (горизонтальные размеры плёнок составляют обычно около 10 мкм). Найденные с помо щью оптического микроскопа (они слабо видны при толщине диэлектрика 300 нм) плёнки подготавливают для измерений.

Возможные применения При использовании графена могут быть созданы следующие схемы:

Аналоговые схемы • Операционные усилители.

• Генераторы сигналов.

• Стабилизаторы источников питания: стабилизаторы напряжения и тока.

• Микросхемы управления импульсных блоков питания.

• Преобразователи сигналов.

• Различные датчики (например, температуры).

Цифровые схемы • Счетчики • Регистры • Ключи • Микроконтроллеры • (Микро)процессер (в том числе ЦП для компьютеров) • Однокристалльные микрокомпьютеры.

• Микросхемы и модули памяти.

Аналогово-цифровые схемы.

• Цифровые вычеслительные синтезаторы (ЦВС).

• Трансиверы (например, преобразователь интерфейса Internet).

• Модуляторы и демодуляторы.

• Радиомодемы • Приёмники цифрового ТВ • Сенсор оптической мыши • Преобразователи напряжения питания и другие устройства на пере ключаемых конденсаторах.

При этом производительность этих схем возрастет в несколько раз, а размер уменьшится. При наименьшем размере достигается высшая произ водительность, примерно так можно сформулировать цель изобретения и исследования графена.

Но на данный момент это лишь перспективные возможности графена, в жизнь не воплощенные.

Считается, что на основе графена можно сконструировать баллистиче ский транзистор.(размер до 10 нм) Это удалось сделать американским ученым в 2006 году.

Физика Физические свойства нового материала можно изучать по аналогии с другими подобными материалами. В настоящее время экспериментальное и теоретическое исследование графена сосредоточено на стандартных свойствах двумерных систем: проводимости, квантовом эффекте Холла, слабой локализации и других эффектах, исследованных ранее в двумер ном электронном газе. (ДЭГ представляет собой электронный газ, в кото ром частицы могут двигаться свободно только в двух направлениях, а в третьем они помещены в энергетическую потенциальную яму).

Источники: Wikipedia, научный журнал Science (2011 год).

«Фуллерены и их использование»

Иванова Мария Викторовна, школа 1208, 8 «Б» Класс.

Научный руководитель Бойцова Наталья Юрьевна, учитель физик Фуллерены, бакиболы или букиболы — молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые много гранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода. Своим названием эти соединения обязаны инженеру и дизайне ру Ричарду Бакминстеру Фуллеру, чьи геодезические конструкции по строены по этому принципу. Первоначально данный класс соединений был ограничен лишь структурами, включающими только пяти - и шести угольные грани. Нужно заметить, что для существования такого замкну того многогранника, построенного из n вершин, образующих только пяти и шестиугольные грани, необходимым условием является наличие ровно 12 пятиугольных граней и n / 2-10 шестиугольных граней. Если в состав молекулы фуллерена помимо атомов углерода входят атомы других хи мических элементов, то, если атомы других химических элементов распо ложены внутри углеродного каркаса, такие фуллерены называются эндо эдральными, если снаружи - экзоэдральными.

Структурные свойства фуллеренов В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шести- и пятиугольников, из которых составлена поверхность сферы или эллипсоида. Самый симметричный и наиболее полно изучен ный представитель семейства фуллеренов —фуллерен C60, в котором уг леродные атомы образуют усечённый икосаэдр, состоящий из 20 шести угольников и 12 пятиугольников и напоминающий футбольный мяч. Так как каждый атом углерода фуллерена С60 принадлежит одновременно двум шести- и одному пятиугольнику, то все атомы в С60 эквивалентны.

Следующим по распространённости является фуллерен C70, отли чающийся от фуллерена C60 вставкой пояса из 10 атомов углерода в эква ториальную область C60, в результате чего молекула C70 оказывается вытянутой и напоминает своей формой мяч для игры в регби.

Так называемые высшие фуллерены, содержащие большее число ато мов углерода (до 400), образуются в значительно меньших количествах и часто имеют довольно сложный изомерный состав. Среди наиболее изу ченных высших фуллеренов можно выделить Cn, n=74, 76, 78, 80, 82 и 84.

Синтез фуллеренов Первые фуллерены выделяли из конденсированных паров графита, по лучаемых при лазерном облучении твёрдых графитовых образцов. Факти чески, это были следы вещества. Следующий важный шаг был сделан в 1990 году В. Кретчмером, Лэмбом, Д. Хаффманом и др., разработавшими метод получения граммовых количеств фуллеренов путём сжигания гра фитовых электродов в электрической дуге в атмосфере гелия при низких давлениях.[7]. В процессе эрозии анода на стенках камеры оседала сажа, содержащая некоторое количество фуллеренов. Впоследствии удалось подобрать оптимальные параметры испарения электродов (давление, со став атмосферы, ток, диаметр электродов), при которых достигается наи больший выход фуллеренов, составляющий в среднем 3-12 % материала анода, что, в конечном счёте, определяет высокую стоимость фуллеренов.


Обычный подход состоит в следующем: сажу, полученную при сжига нии графита, смешивают с толуолом или другим органическим раствори телем (способным эффективно растворять фуллерены), затем смесь фильтруют или отгоняют на центрифуге, а оставшийся раствор выпари вают. После удаления растворителя остается тёмный мелкокристалличе ский осадок — смесь фуллеренов, называемый обычно фуллеритом. В состав фуллерита входят различные кристаллические образования: мелкие кристаллы из молекул С60 и С70 и кристаллы С60/С70, являются твёрды ми растворами. Кроме того, в фуллерите всегда содержится небольшое количество высших фуллеренов (до 3 %). Разделение смеси фуллеренов на индивидуальные молекулярные фракции производят с помощью жид костной хроматографии на колонках и жидкостной хроматографии высо кого давления (ЖХВД). Последняя используется главным образом для анализа чистоты выделенных фуллеренов, так как аналитическая чувстви тельность метода ЖХВД очень высока (до 0,01 %). Наконец, последний этап — удаление остатков растворителя из твёрдого образца фуллерена.

Оно осуществляется путём выдерживания образца при температуре 150— 250 oС в условиях динамического вакуума (около 0.1 торр).

Физические свойства и прикладное значение фуллеренов Нелинейные оптические свойства фуллеренов Анализ электронной структуры фуллеренов показывает наличие электронных систем, для которых имеются большие величины нелиней ной восприимчивости. Фуллерены действительно обладают нелинейными оптическими свойствами. Однако из-за высокой симметрии молекулы С генерация второй гармоники возможна только при внесении асимметрии в систему (например внешним электрическим полем). С практической точ ки зрения привлекательно высокое быстродействие (~250 пс), опреде ляющее гашение генерации второй гармоники. Кроме того фуллерены С60 способны генерировать и третью гармонику[6].

Другой вероятной областью использования фуллеренов и, в первую очередь, С60 являются оптические затворы. Экспериментально показана возможность применения этого материала для длины волны 532 нм[11].

Малое время отклика даёт шанс использовать фуллерены в качестве огра ничителей лазерного излучения и модуляторов добротности. Однако, по ряду причин фуллеренам трудно конкурировать здесь с традиционными материалами. Высокая стоимость, сложности с диспергированием фулле ренов в стёклах, способность быстро окисляться на воздухе, далеко не рекордные коэффициенты нелинейной восприимчивости, высокий порог ограничения оптического излучения (не пригодный для защиты глаз) соз дают серьёзные трудности в борьбе с конкурирующими материалами.

Фуллерен в качестве материала для полупроводниковой техники Молекулярный кристалл фуллерена является полупроводником с ши риной запрещённой зоны ~1.5 эВ и его свойства во многом аналогичны свойствам других полупроводников. Поэтому ряд исследований был свя зан с вопросами использования фуллеренов в качестве нового материала для традиционных приложений в электронике: диод, транзистор, фото элемент и т. п. Здесь их преимуществом по сравнению с традиционным кремнием является малое время фотоотклика (единицы нс). Однако суще ственным недостатком оказалось влияние кислорода на проводимость плёнок фуллеренов и, следовательно, возникла необходимость в защит ных покрытиях. В этом смысле более перспективно использовать молеку лу фуллерена в качестве самостоятельного наноразмерного устройства и, в частности, усилительного элемента[19].

Фуллерен как фоторезист Под действием видимого ( 2 эВ), ультрафиолетового и более корот коволнового излучения фуллерены полимеризуются и в таком виде не растворяются органическими растворителями. В качестве иллюстрации применения фуллеренового фоторезиста можно привести пример получе ния субмикронного разрешения (20 нм) при травлении кремния элек тронным пучком с использованием маски из полимеризованной плёнки С60.

Фуллереновые добавки для роста алмазных плёнок методом CVD Другой интересной возможностью практического применения являет ся использование фуллереновых добавок при росте алмазных плёнок CVD-методом (Chemical Vapor Deposition). Введение фуллеренов в газо вую фазу эффективно с двух точек зрения: увеличение скорости образо вания алмазных ядер на подложке и поставка строительных блоков из газовой фазы на подложку. Перечисленные положения особенно актуаль ны в связи с интенсивными исследованиями алмазов на предмет их ис пользования в микроэлектронике следующего поколения. Высокое быст родействие (высокая насыщенная дрейфовая скорость);

максимальная, по сравнению с любыми другими известными материалами, теплопровод ность и химическая стойкость делают алмаз перспективным материалом для электроники следующего поколения.

Влияние малых добавок фуллереновой сажи на антифрикционные и противоизносные свойства ПТФЭ Следует отметить, что присутствие фуллерена С60 в минеральных смазках инициирует на поверхностях контртел образование защитной фуллерено-полномерной пленки толщиной — 100 нм. Образованная пленка защищает от термической и окислительной деструкции, увеличи вает время жизни узлов трения в аварийных ситуациях в 3-8 раз, термо стабильность смазок до 400—500С и несущую способность узлов трения в 2-3 раза, расширяет рабочий интервал давлений узлов трения в 1,5- раза, уменьшает время приработки контртел.

Другие области применения фуллеренов Среди других интересных приложений следует отметить аккумулято ры и электрические батареи, в которых так или иначе используются до бавки фуллеренов. Основой этих аккумуляторов являются литиевые като ды, содержащие интеркалированные фуллерены. Фуллерены также могут быть использованы в качестве добавок для получения искусственных ал мазов методом высокого давления. При этом выход алмазов увеличивает ся на 30 %. Фуллерены могут быть также использованы в фармации для создания новых лекарств. Кроме того, фуллерены нашли применение в качестве добавок в интумесцентные (вспучивающиеся) огнезащитные краски. За счёт введения фуллеренов краска под воздействием температу ры при пожаре вспучивается, образуется достаточно плотный пенококсо вый слой, который в несколько раз увеличивает время нагревания до кри тической температуры защищаемых конструкций. Также фуллерены и их различные химические производные используются в сочетании с полисо пряжёнными полупроводящими полимерами для изготовления солнечных элементов.

Нанотехнология Ильясова Анжела Саловдиновна, школа №1208.

Научный руководитель Бойцова Наталья Юрьевна, учитель физики.

Нанотехнология — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретиче ского обоснования, практических методов исследования, анализа и синте за, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдель ными атомами и молекулами.

Нанотехнология, нанонаука — это наука и технология коллоидных систем, это коллоидная химия, коллоидная физика, молекулярная биоло гия, вся микроэлектроника. Принципиальное отличие коллоидных систем, к которым относятся облака, кровь человека, молекулы ДНК и белков, транзисторы, из которых собираются микропроцессоры, в том, что по верхность таких частиц или огромных молекул чрезвычайно велика по отношению к их объёму. Такие частицы занимают промежуточное поло жение между истинными гомогенными растворами, сплавами, и обычны ми объектами макромира, такими, как стол, книга, песок. Их поведение, благодаря высокоразвитой поверхности, сильно отличается от поведения и истинных растворов и расплавов, и объектов макромира. Как правило, такие эффекты начинают играть значительную роль, когда размер частиц лежит в диапазоне 1-100 нанометров: отсюда пришло замещение слова коллоидная физика, химия, биология на нанонауку и нанотехнологии, подразумевая размер объектов, о которых идет речь.

История Многие источники, в первую очередь англоязычные, первое упомина ние методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологией, свя зывают с известным выступлением Ричарда Фейнмана «В том мире полно места» (англ. «There’s Plenty of Room at the Bottom»), сделанным им в 1959 году в Калифорнийском технологическом институте на ежегодной встрече Американского физического общества. Ричард Фейнман предпо ложил, 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.

Нанотехнологии зародились в конце 1950-х, их развитие ускорилось после создания наноскопа в 1980-х, а в 2007 г., через семь лет после при нятия правительством США программы "Национальная нанотехнологиче ская инициатива" (NNI), к этой теме произошел всплеск интереса со сто роны российских властей.

Новейшие достижения Наноматериалы Материалы, разработанные на основе наночастиц с уникальными ха рактеристиками, вытекающими из микроскопических размеров их состав ляющих.

Наномедицина и химическая промышленность Направление в современной медицине, основанное на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на наномо лекулярном уровне.

Компьютеры и микроэлектроника Центральные процессоры Робототехника Молекулярные роторы — синтетические наноразмерные двигатели, способные генерировать крутящий момент при приложении к ним доста точного количества энергии.

Нанороботы — роботы, созданные из наноматериалов и размером со поставимые с молекулой, обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Нанороботы, способные к созданию своих копий, то есть самовоспроизводству, называются репли каторами.


Возможность создания нанороботов рассмотрел в своей книге «Маши ны создания» американский учёный Эрик Дрекслер. Вопросы разработки нанороботов и их компонентов рассматриваются на профильных между народных конференциях.

Нанотехнологии в текстильной промышленности Каландырец Максим Ростиславович, школа 1741, 11 Б класса.

Научный руководитель Корнеева Марина Марковна.

Нанотехнологии – комплекс областей науки и технологий, который стремительно меняется под влиянием новых открытий, происходящих практически каждый месяц. Связано это с тем, что исследования, прово димые в наноразмерном диапазоне, лежат на стыке наук. Поскольку ос новная цель наномира – атомы и молекулы, то часто исследования в об ласти материаловедения затрагивают области биотехнологий, физики твердого тела и электроники. Даже для создания простых наносистем не обходима совместная работа многих коллективов исследователей, кото рые работают в различных направлениях наноразмерного диапазона.

Важной отличительной особенностью нанометрового масштаба явля ется способность молекул самоорганизовываться в структуры различного функционального назначения, а также порождать структуры, себе подоб ные. Методами так называемого механосинтеза реализуются новые, не имеющие аналогов, молекулярные соединения. Проведены эксперименты, в которых тысячи и десятки тысяч молекул соединяются в кристаллы, обладающие наперед заданными свойствами, которые не встречаются у природных материалов. Качественная характеристика нанотехнологии заключается в практическом использовании нового уровня знаний и по нимания физико-химических свойств материи.

Нанотехнологии развиваются на сегодняшний день в трех основных направлениях: во-первых, в сторону изготовления электронных схем раз мером с молекулу или атом, во-вторых, в сторону изготовления механиз мов таких же размеров. И, наконец, третье направление нанотехнологий – сборка предметов из молекул и атомов.

Фундаментальные исследования явлений, происходящих в структурах с размерами менее 100 нм, дали начало развитию новой области знаний, которая, безусловно внесет революционные изменения в технологии XXI века.

Ученые считают нанотехнологии спасением человечества от многих проблем. Во всем мире на разработки в этой области тратятся огромные средства, и некоторые достижения исследователей уже сейчас стали про рывом в будущее. По утверждению специалистов, проникновение в нано мир вскоре изменит облик привычных нам вещей.

Ткачество существует со времен каменного века, причем источник сы рья был природным и органическим – шерсть, лен, хлопок, конопля, а также шелк. Двадцатый век ознаменовался всплеском интереса к синтети ческим тканям – нейлона, лавсана, капрона. Теперь же интерес новаторов обратился в область нанотехнологий и все новые сферы нашей жизни и быта обогащаются разного вида нанотканями. По мнению экспертов, объ ем мирового рынка нанотканей к 2015 году может достичь 2,2 млрд дол ларов.

Бурный технический процесс на исходе 20-го века предъявил к тек стильным материалам новые, казалось бы фантастические требования:

они должны обладать специфичными свойствами, которые необходимы в конкретной сфере деятельности человека, а так же уметь изменять их в нужном человеку направлении под воздействием внешней среды, т.е. вы рабатывать ответную реакцию.

Когда появились первые положительные результаты, стали говорить о начале эры «умного текстиля», а положенные в их основу технологии на звали высокими, наукоемкими. Изделия из «умного текстиля» находят широкое применение для экипировки военнослужащих, космонавтов и участников экспедиций, альпинистов, спротсменов, а так же в экстре мальных условиях природных катаклизмов. Создание самоочищающихся и антисептических тканей, био-функциональной одежды, радиозащитных материалов для военной отрасли — все это может стать реальностью бла годаря последним разработкам специалистов.

Текстильная отрасль — одна из тех, которые могут уже сегодня вне дрить достижения нанотехнологии в жизнь общества. Однако этот про цесс требует комплексных усилий не только инженеров-текстильщиков, но и медиков, биологов, физиков и других специалистов. Ведь внедрение, например, ультрадисперсных порошков, нанотрубок и других наночастиц в вещи, с которыми человек соприкасается каждый день, должно не толь ко приносить желаемый эффект, но и отвечать всем требованиям безопас ности и экономической целесообразности.

Развитие работ в области «умных волокон» идет в двух направлениях:

колористическом и интеллектуальном.

Колористическое направление связано с разработкой принципиально новых видов армейского камуфляжа и развитием моды, предлагающей одежду с необычными цветовыми эффектами. Суть их состоит в исполь зовании фото-, термо- и гидрохромных красителей. Окрашенные ими тка ни могут изменять цвет под действием воды, тепла и света подобно хаме леонам. Изменения могут иметь локальный характер неопределенной формы и четко выраженный рисунок на тех или иных деталях или участ ках одежды.

Интеллектуальное направление в развитии умного текстиля – это соз дание и промышленное освоение технологий, обеспечивающих получение текстильных материалов с широким набором новых свойств, расширяю щих области их применения. В первую очередь работы в этом направле нии были связаны с армейскими заказами.

«Умные» ткани должны уметь «следить» за сердечным ритмом людей, вводить, если необходимо, соответствующие лекарства или купировать раны, сигнализировать о самочувствии больного. Одежда из «умных»

тканей должна самоочищаться, поддерживать требуемую температуру в пододежном пространстве, нейтрализовать химические отравляющие ве щества, обладать свойствами бронежилета. Экипировка должна при этом оставаться легкой, не стесняющей движений, а система связи, включая дисплей компьютера и клавиатуру, быть не только легкой, но и мягкой, способной изменять свою конфигурацию. Реализовать подобное «чудо» и сделать его явью стало возможным в связи с интеграцией наукоемких технологий в текстильное производство. Ведущую роль в этом сыграли нанотехнологии.

На сегодняшний день в текстиле внедряются следующие нанотехноло гии:

-производство нановолокон;

- заключительная отделка с использованием нанотехнологий.

Нановолокна можно производить, наполняя традиционные волокнооб разующие полимеры отличающимися по конфигурации наночастицами различных веществ или путем выработки ультратонких волокон. Напол ненные наночастицами волокна начали производить с 1990 года. Такие волокна малоусадочны, имеют пониженную горючесть, повышенную прочность на разрыв и истирание и в зависимости от природы вводимых наночастиц могут приобретать другие защитные свойства, требующиеся человеку. В качестве наполнителей волокон широко используют углерод ные нанотрубки с одной или несколькими стенками. Волокна, наполнен ные нанотрубками, приобретают уникальные свойства – они в 6 раз проч нее стали и в 100 раз легче ее. Наполнение волокон углеродными наноча стицами на 5-20% от массы придает им также сопоставимую с медью электропроводность и химическую устойчивость к действию многих реа гентов.

При заключительной отделке текстильных материалов используют на ночастицы различных веществ в виде наноэмульсий и нанодисперсий.

При этом материалам могут придаваться такие свойства, как водо- и мас лостойкость, пониженная горючесть, противозагрязняемость, мягкость, антистатический и антибактериальный эффекты, термостойкость, формо устойчивость и др. Наиболее известной нанотехнологией заключительной отделки является отделка Teflon, обеспечивающая водо-, масло-, грязеза щитные эффекты. Для ее реализации используют наноэмульсии фторуг леродных полимеров. Располагаясь на внешней поверхности каждого от дельного волокна, эти гидрофобные наночастицы образуют новую по верхность, своеобразный «зонтик», наподобие того, что существует на внешней поверхности растений, шерсти животных, перьях птиц. В отли чие от традиционных технологий аналогичного назначения, наночастицы, придавая требуемые эффекты, не перекрывают капиллярно-пористую структуру волокнистого материала, он остается «дышащим», поскольку его микропоры остаются открытыми для воздухообмена. Придаваемые эффекты устойчивы к многократным стиркам. Отделка по нанотехнологи ям придает текстильным материалам из химических волокон хлопкопо добный внешний вид, а изделия из хлопка становятся малосминаемыми и приобретают формоустойчивость.

В современных нанотехнологих широко используется прием, назвы ваемый биомиметикой, суть котрого состоит в том, чтобы «подсмотреть»

и повторить успешное рещение проблемы, которое использует сама при рода. Так были получены ткани-«липучки», принцип действия которых был взят у геккона, сверхпрочные нити и «самоочищающаяся» ткань, сек рет которой подсказал цветок лотоса.

Задача исследователей – придать текстилю такой же эффект, какой свойственен живой природе: листьям растений, крыльям бабочек и насе комых, панцирям жуков. Наноэмульсии формируют на волокнах тонкую трехмерную поверхностную структуру, с которой вода, масло и грязь лег ко скатываются и смываются. Получаемый «супергидрофобный» эффект приводит к тому, что образующаяся на поверхности материала круглая капля способна скатываться с нее без следа при малейшем наклоне. Такие загрязнения, как пыль и сажа удаляются вместе с каплями воды, а матери ал приобретает эффект «самоочищения».

В будущем количество нано-новинок возрастет многократно, и тек стильная промышленность без них не обойдется. Исследовательские ра боты в области нанотехнологий, которые ведутся во многих странах мира, направлены, в первую очередь, на их коммерциализацию. Так что стоит ждать в ближайшем будущем появления умной и комфортной одежды по вполне приемлемым ценам.

Но в настоящий момент любое производство дает как побочный эф фект большую долю отходов, загрязнение окружающей среды, расход энергоресурсов, и это касается абсолютно любого продукта. Главная про блема в том, что наночастицы проникают сквозь абсолютно все очисти тельные фильтры, которые существуют на наш день. Поэтому, так как использование нанотехнологий становится все более активным, произой дет и некоторая революция в экологии. Будут создаваться специальные фильтры, задерживающие наночастицы.

Мозг и нанотехнологии Калиничева Анастасия Алексеевна, лицей № 1557, 9 «А» класс Научный руководитель Жукова Галина Владимировна, учитель физики Еще в 1959 году знаменитый американский физик Ричард Фейнман высказал предположение, что в будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что угод но. Неожиданным началом практической реализации этой идеи стал год, когда физики Г.Бинниг и Г.Рорер создали устройство, содержащее управляемый одноатомный контакт твердых тел. Первым применением этого устройства стало сканирование поверхностей твердых тел с целью исследования их структур. Так возникло направление, получившее назва ние нанотехнологии.

Новую идею с воодушевлением восприняли не только физики, но и биологи – исследователи живого организма. Возможность создать вирту альный организм «по образу и подобию» человеческому позволила бы понять, не только как работает эта сложная система, но и помочь с её раз личными сбоями – болезнями. Сейчас специалисты разрабатывают осо бые программы, которые позволяют заглянуть во внутренние органы «Адама». Можно будет, например, проникнуть вместе с воздухом в легкие или услышать, как хлопают неисправные сердечные клапаны.

Но даже самые отважные разработчики обходят стороной один чело веческий орган – головной мозг. Конечно, можно смоделировать нейрон или даже их пучок, однако моделирование всей головы не представляется возможным. Вот на этом пути и появилось то, что сейчас называют за грузкой. Идею загрузки легко представить, основываясь на нанотехноло гических разработках. Во коре человеческого мозга по оценкам экспертов содержится 100000 нейронов в 1 куб.мм. если провести понейронное ска нирование (то есть считывание характеристик физического состояния) коры головного мозга, мы получим личностную информацию, которую затем можно загрузить, например, в персональный компьютер.

Итак, гипотетическое нечто, полученное сканированием мозга челове ка и загрузкой соответствующей информации в компьютерную систему, называется состоянием виртуальной реальности и определяет образ, воз никший на основе нанотехнологических достижений.

К сожалении., современная наука не может ответить на главный во прос – что получится в результате – живая материя или не живая, нейрон или просто куча атомов. Экспериментальная физика и биология могут уже сейчас манипулировать отдельными атомами и молекулами и соби рать отдельные атомные кластеры, то есть то элементное, из чего состоит живое и неживое. Но никое самое совершенное нанотехнологическое вос произведение исходного живого или мыслящего образца принципиально не может привести ни к созданию полного дубликата, ни даже к объясне нию причин его отличия от оригинала.

Проблема построения искусственного разума, таким образом, заклю чается в том, что мы по-прежнему не имеем понятия, каковы должны быть элементы построения и как они взаимодействуют между собой. Не которые учёные считают, что сначала должен произойти прорыв в облас ти теоретических исследований, а уж потом рассчитывать на техническое воспроизведение.

В каких же направлениях пойдут будущие исследования человеческо го мозга?

Первое, самое прозаическое – подробнее будут изучаться процессы, о которых уже кое-что известно, например, нейронную организацию вос приятия, памяти, эмоций, языка и оперативной памяти.

Второе направление предполагает изучение того, как эти процессы взаимодействуют, что приведёт ученых к концепции функционирования мозга. Это позволит хотя бы начать формулировать теорию, объясняю щую появление разума. Третье направление должно выяснить, как при нормальном протекании процессов формируются уникальные качества, создающие личность человека.

Современные технологии дают нам мощные средства для анализа про цессов, происходящих под черепной коробкой человека. Работы над мо делированием и имитацией работы человеческого мозга в настоящее вре мя ведутся множеством учёных коллективов во множестве стран, несмот ря на суперсложность этой работы, о чём было сказано выше.

Например, специалисты из Университетского колледжа Лондона уже на протяжении нескольких лет пытаются разгадать секреты «коннектоми ки» - новой области в науке, которая предназначена для того, чтобы по строить математическую модель связей нервных клеток. Свое название коннектомика получила по аналогии с геномикой, позволяющей описы вать структуры генома.

Прежде всего учёным необходимо разобраться в функциях каждого нейрона и узнать, по какой схеме он «общается» с другими нейронами.

Если найти способ отображения контактов между нейронами, которые отвечают за определенную функцию, то можно приступить к разработке компьютерной модели, которая помогла бы объяснить нам, как нейрон ные сети формируют мысли, отвечают за движения человека и т.д. проде лать такую работу без современных нанотехнологий невозможно.

Одним из наиболее серьезных и масштабных проектов в этой области стоит назвать совместную работу ряда ведущих университетов США и компании IBM. Именно они получили грант на первую фазу проекта с условным названием «системы нейроморфической адаптивной пластиче ски масштабируемой электроники» - по сути, это попытка создания подо бия мозга млекопитающего, способно обучаться в процессы познания ок ружающего мира.

На первых порах исследования будут сфокусированы на создании ма ломощных синапсоподобных чипов в наномасштабах и уточнении функ циональных особенностей микрочипов мозга. Ошибаются те, кто думает, будто в команды ученых собрались исключительно специалисты по ком пьютерам – пусть и с приставкой «нано». Коллектив, собранный IBM, включает в себя множество известных имен в области медицины, биоло гии, психиатрии и нейрологии.

Что касается задач, поставленных перед учеными, в число требований входит создание структур с 1010 нейронами, 1014 синапсисами;

рабо тающая с временной динамикой, сравнимой с биологическими системами;

потребляющая не более 1 кВт энергии;

имеющая объем не более 2 литров;

оснащённая интерфейсами для сенсорных вводов и моторизованных вы водов.

«Мы начинаем распутывать клубок загадок – говорит один из участ ников проекта доктор Флогель. – Как только мы сможем окончательно разобраться в механизмах возникновения соединений между нейронами и научимся полноценно картировать их функции, мы сможем построить компьютерную модель того, как работает наш мозг. Но на это потребуется не один год и довольно большие вычислительные мощности».

Как видно из вышесказанного, учёные полны оптимизма, несмотря на очевидные трудности на пути создания искусственного интеллекта, и в настоящее время в это вкладываются значительные средства.

Компьютерная модель мозга – это все-таки отдалённое будущее, а вот помощь нанотехнологий в болезнях мозга уже, возможно наступит совсем скоро.

Например, ученые из Школы медицины Университета Джонса Хоп кинса разработали метод доставки экзогенной ДНК в клетки раковой опу холи человеческого мозга, исользуя лиофилизированные наночастицы.

Ученые обнаружили, что определенные наночастицы имели более выра женное родство к опухолевым, чем к нормальным клеткам головного моз га. Разработчики предполагают, что данные технологии можно использо вать в сочетании с операцией на головном мозге или даже вместо нее.

В настоящее время довольно распространенным заболеванием являет ся рассеянный склероз. Это заболевание не следует путать со старческим склерозом, так как оно часто встречается у молодых людей, и причина его в том, что поражается миелиновая оболочка головного и спинного мозга.

Проблема лечения заключается в доставке в головной мозг лекарств или стволовых клеток. У всех позвоночных существует гематоэнцефаличе ский барьер, который не могут преодолеть инородные вещества. Ученые Корнельского университета разрешили проблему, как изменить прони цаемость барьера и доставлять в мозг препараты для лечения не только рассеянного склероза, но и болезни Альцгеймера. В этом им помогли на нотехнологии.

Итак, человеческий мозг… Полуторакилограммовый орган, состоящий из миллиардов нервных клеток (их количество сопоставимо с количест вом звезд в нашей Галактике), образующих сотни тысяч синаптических соединений. Мозг является самой сложной структурой во Вселенной. Для ученого нет занятия интереснее, чем наблюдать за работой мозга – как эти потоки крови и сложная сеть связей становится нашими мыслями и чувст вами? Именно этот вопрос и будет занимать наши умы в ближайшие пятьдесят лет.

Применение нанотехнологий в энергетике и энергосбережении Карельская Анастасия Николаевна, Нестерова Наталья Артемовна ГОУ СОШ №499, г. Москва Научный руководитель Рыбина Наталья Николаевна, учитель физики, ГОУ СОШ № Сегодня мир переживает нано-бум. Самыми цитируемыми терминами стали нанотехнологии и нанонаука. Правильнее было бы говорить о моле кулярной инженерии.

Считать, что сегодняшний нано-бум связан с современным развитием техники, неправильно. Исследованиями подтверждено, что нанотехноло гиями пользовались ещё за 300 лет до н.э. древние индийские мастера, изготавливавшие из булатной стали wootz с большими присадками угле рода дамасские клинки, поверхность которых, как выяснили с помощью электронного микроскопа немецкие кристаллографы, содержит углерод ные нанотрубки и нановолокна из цементита (карбида железа).



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.