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 |   ...   | 28 | 29 ||

«Всероссийские Интернет-Олимпиады «Нанотехнологии – прорыв в будущее!» Нанотехнологии в вопросах и ответах (техническая редакция) ...»

-- [ Страница 30 ] --

(С. Лем. Путешествие первое А, или Электрувер Трурля) По историческим меркам совсем недавно, ученые обнаружили, что если очень-очень сильно измельчить вещества, то это может привести к очень-очень сильному изменению их свойств. Однако существовал прочный и, в то же время, порочный круг, мешавший широкому распространению нанотехнологий (далее - НТ): для исследования наноматериалов необходимо новое оборудование, для изготовления которого нужно лучше узнавать наноматериалы. Но со временем круг начал размыкаться, и наступило бурное развитие НТ, похожее на автокаталитическую реакцию. Нанотехнологии выплеснулись из лабораторий, где были уделом только узкого круга специалистов, в общество, говорить о них стало модно и престижно. В то же время, любое значительное достижение науки не может быть сразу же ассимилировано обществом. В школах основы НТ не преподавались, поэтому подавляющее большинство просто не подготовлено к адекватному восприятию новой информации. Как и по отношению к любым нововведениям, общество поляризуется, выделяя в самые полярные группы оптимистов и пессимистов, что при неадекватном восприятии приводит к нездоровому наноажиотажу (НА) и нанофобиям (НФ).

Как и любое новшество, НТ порождают, с одной стороны, интуитивный страх перед неведомым и непривычным, с другой, на них переносятся все несбывшиеся надежды и ожидания, в них видится панацея от всех бед.

Наноажиотаж «подогревается» несомненным прогрессом техники, хотя и не сильно, поскольку часто обыватель плохо себе представляет связь между НТ и, например, компьютером. Нанофобии же в основном базируются на отсутствии четкого представления об основах НТ.

Развитие науки вообще и НТ в частности создает доступные компьютеры и средства связи, способствует вовлечению все большого числа людей во Всемирную Паутину, что ведет бОльшей глобализации всего мира. В несвязанном мире слухи и фобии распространялись локально (осцилируя в разных фазах в разных местах). В глобальном мире появилась возможность возникновения явлений резонансного характера, когда возникающее в одном месте волнение общества быстро распространяется, перерастая лавинообразный процесс. Т аким образом, глобализируя мир, развитие НТ опосредованно способствует нарастанию амплитуды общественных волнений по поводу самих себя.

Характерным показательным примером нанофобии является "открытие" (пока окончательно неподтвержденное) нанобактерий. Им т ут же были приписаны чуть ли не все болезни человечества, а также гибель цивилизации на Марсе (поскольку в метеорите, который, теоретически, прилетел к нам именно с Марса, присутствуют наноструктуры, которые, опять же, теоретически, могли оставить нанобактерии).

В рамках данной работы планируется рассмотреть историю и провести комплексный анализ явлений нанофобии и наноажиотажа с первобытных времен до наших дней в контексте развития и практического применения нанотехнологий. Кроме этого, будет проведена по пытка оценки предпосылок возникновения радикальных точек зрения на НТ и возможные пути их сглаживания (нивелирования). Также будет рассмотрено влияние происходящего со временем упрочнения (укоренения) основ нанотехнологий в общественном сознании, а также с амоускоряющее действие НТ на эволюционирование НФ и НА.

Сразу необходимо оговориться, что префикс "нано-" в тексте не всегда будет обозначать 10-9, часто он используется в своем историческом смысловом значении, как что то очень маленькое, чего нельзя увидеть, потрогать и потому понять, ведь корни НФ и НА уходят глубоко в историю...

Что стоит за НФ и НА с точки зрения развития и практического применения нанотехнологий?

а) Каменный век.

Архетипичная, интуитивная боязнь всего маленького была эволюционно присуща еще первобытным людям, ведь «большую» опасность можно было заметить издалека и заранее продумать действия, в то время как «маленькая»

опасность может незаметно подкрасться и застать врасплох. Эхо этих страхов присутствует и в современном мире, когда боязнь может переноситься на мелких животных (хорошо известные фобии). Вполне логично предположить, что происходит такой же перенос и на все маленькое и неведомое.

Первым этапом развития НТ можно считать появление у «человека умелого» (homo habilis) орудий труда – это был огромный скачек научно технического прогресса. Человек вскоре обнаружил, что вещества можно немного измельчать, причем в растертом состоянии они проявляют немного другие свойства, и это можно использовать себе на пользу. Был ли тогда НА (то есть чрезмерное увлечение растиранием веществ) - науке это не известно, но, учитывая малую вариабельность психологических черт человека, можно предположить, что, скорее всего, был.

б) средние века Эти антагонисты – нанофобии и наноажиотаж - развивались вместе с человеческой культурой. Возьмем, к Средневековые  нанотехнологии.   примеру, средние века. Вторым существенным этапом становления НТ стало повсеместное распространение истинно нанотехнологического орудия труда – ступки, что вызвало новую волну наноажиотажа. Тогда, как впрочем, и сейчас, знахари и алхимики толкли в ступках все, что попадалось им под руку, приписывая растолченному материалу особые лечебные свойства (часто, впрочем, не без оснований). Возможно, тогда тоже предполагалось, что измельченные вещества будут панацеей или приведут к философскому камню.

Из этих же времен берет свой смысловой корень слово "нанотехнология".

Маленькие, злые и коварные гномы-наносы, которых никто не видел, но все знали о их существовании, прятались от человеческого взгляда, могли напустить на человека злую магию, навести порчу. Ими пугали детей, а дети в свою очередь своих детей – образ прочно укоренился в архетипе общественного сознания. Так возникла первая конкретная "нано-фобия" буквальном смысле этого слова. Точнее, коллективное бессознательное материализовало неясный объект давно существующей нанофобии в виде "нано-фобии" с более конкретным образом в виде гнома-наноса.

Взяв себе название коварных гномо-наносов, нанотехнология таким образом взяла на себя часть негативного архетипического образа этих существ:

тут, что называется "как вы яхту назовете - так она и поплывет...". Однако, не все так печально: образ гнома со временем подвергся ребрэндингу (взять хотя бы добрую сказку "Белоснежка и семь гномов"), что сняло часть негатива с префикса нано-.

г) Эпоха научно технологической революции (НТР).

Тем не менее, стремительно начавшийся научно-технический прогресс дал нанофобиям, которые уж было стали забываться, два очень веских козыря.

Сначала были открыты бактерии, потом – еще более мелкие, но часто даже более опасные вирусы. Самые мрачные архетипические фобии подтвердились:

наука нашла маленьких и опасных врагов, о существовании которых человечество всегда догадывалось. Можно утверждать, что на этом этапе развитие НТ, приведшее к открытию нанообъектов-вирусов, сыграло против НТ в пользу нанофобий, лишь укрепив отрицательный архетипический образ.

Что из этого следует.

Таким образом, было рассмотрено, что стоит за НФ и НА, прослежена их эволюция с точки зрения развития и практического применения НТ. Было показано, что НФ возникли раньше НА, и вместе эволюционировали с развитием НТ. Необходимо отметить, что общий тренд НА и НФ колеблется синхронно с новыми «небольшими» научно-техническими достижениями.

«Большие» научно-технические достижения, время о т времени, вызывали всплески как НФ, так и НА, которые со временем осцилируя возвращались к изменившимся общим трендам, после ассимиляции обществом новых фундаментальных знаний. Сейчас наблюдается новый всплеск НФ и НА, вызванный бурным ростом НТ, и повышенным общественным интересом к новой, неизвестной, отрасли знания.

Архетипический отрицательный образ (НФ) глубже уходит корнями в подсознание, следовательно, необходимы дополнительные меры по его нейтрализации. Поэтому часть средств получаемых от сверхприбылей в области нанотехнологий должны вкладываться в:

- образование (введение основ НТ небольшим курсом в школьную программу);

- просветительство (научно популярные передачи на телевидении в прайм тайм, максимально доступно и наглядно рассказывающие о сути НТ и ее достижениях);

- маркетинг как продвижение положительного образа НТ в сознании обывателя (в западном мире хорошим брэндом может стать улыбающийся приветливый маленький гномик).

Прогнозы и перспективы.

Сейчас следует ожидать примерно одинакового р оста НФ (таких, как сообщение о нанобактериях, ответственных за старение человека и гибель марсианской цивилизации) и НА (например, мошенников, продающих «нанопанацею» от всех болезней, и очередных сообщений о достижении бессмертия с помощью НТ).

Со временем произойдет ассимиляция обществом новых фундаментальных знаний, основы которых войдут в школьные программы, термины станут более понятны, что приведет к закреплению НТ в общественном сознании.

Развитие нанотехнологий приносит портативные устройства и быстрые способы связи, что делает информацию более доступной для широких масс, таким образом, НТ опосредованно ускоряют образовательный процесс, ускоряя тем самым закрепление своих основ в общественном сознании, особенно в сознании нового поколения, ускоряя с нижение уровня НФ и НА, вызванных последним всплеском Страшные байки и полные оптимистических надежд чаяния через несколько десятилетий будут вызывать лишь улыбку. Это можно сравнить с эрой выхода в космос, когда человечество также столкнулось с другими, сильно отличающимися от привычных мерами расстояний. Точно также возникли космо-фобия и космо-ажиотаж, которые к настоящему моменту значительно иссякли.

На фоне спрогнозированного общего тренда снижения уровней НА и НФ следует ожидать колебаний в разные сто роны, связанных не только с новыми достижениями в области НТ, но и с изменением благосостояния общества, изменением общих пессимистических и оптимистических настроений. В тоже время, властьпридержащие, культивируя идеологию поиска маленьких внутренних врагов, могут таким образом существенно активизировать древний архетипичный образ, способствуя росту нанофобий в обществе.

Эпилог (продолжение вводной цитаты):

"… - А полного изложения общей теории бесконечных автоматов ты случайно не предложишь? - заорал оскорбленный до глубины души Трурль. - Нельзя же ставить таких кретинских усло...

И не договорил, потому что сладкий баритон, заполнив собой весь зал, в этот момент отозвался:

Кот, каверзник коварный, кибэротоман, К королеве кафров крадется Киприан.

Как клавесина клавишей, корсажа касается.

Красотка к кавалеру, конфузясь, кидается...

...Казнится краля, киснет: канул Купидон, К кузине королевы крадется киберон!

- Ну, и что ты скажешь? - подбоченился Трурль...."

(С. Лем. Путешествие первое А, или Электрувер Трурля) Степанов Евгений Александрович Резюме проекта Название – детонационный синтез наноалмазов с высоким выходом, и активное внедрение их в промышленные производства.

Цель – модификация существующих методов детонационного синтеза наноалмазов, с целью повышения выхода наноалмазов по отношения к массе взрывчатого вещества.

Задачи проекта:

• разработать и внедрить новые методы синтеза детонационных наноалмазов, с повышенным выходом наноалмазов;

• наладить промышленное производство детонационных наноалмазов;

• ускорить применение наноалмазов в тяжелой и легкой промышленности, путем модернизации существующих производственных линий и активной пропаганды (повышение прочностных и эксплуатационных характеристик продукции, значительная экономическая выгода и т.п.).

Ожидаемы результаты, описание продукта и его свойств, факторы конкурентоспособности продукта и его социальной значимости.

По прогнозам, к 2010 году мировая потребность в нанокомпозитах возрастет до 600000 тонн в год, а сфера их применения охватит важнейшие отрасли промышленности. Уже сейчас большая часть композитов, содержащих неорганические наночастицы, пользуется повышенным коммерческим спросом.

Например, аналитики Великобритании связывают экономический рост своей страны в ближайшие 20 лет с переходом многих отраслей на производство и использование наноструктурированных материалов и нанокомпозитов.

Наноалмазы – сложные объекты, обычно с трехслойной структурой, включающей алмазное ядро размером 4-6 нм, в котором находится от 70 до 90% атомов углерода;

переходную углеродную оболочку, в которую может входить от 10 до 30% углерода;

поверхностный слой, в котором кроме атомов углерода находятся и другие гетероатомы (азот, кислород, водород и т.п.), образующие ряд функциональных групп. Детонационный наноалмаз (НА) представляет собой химически достаточно инертный материал, с развитой удельной поверхностью (200-450 м2/г).

Основными факторами влияющими на выход детонационных НА являются:

• тип взрывчатого вещества и его масса;

• давление в процессе синтеза;

• температура синтеза;

• среда детонационного синтеза;

• содержание различных добавок.

Увеличить выход НА возможно следующими путями: увеличения давления синтеза, уменьшение температуры (до определенных пределов), добавкой специальных компонентов, взрыв в водной или ледяной оболочке («мокрый синтез») и т.п. Увеличение давления синтеза существенно сказывается на выход НА. Добиться увеличения давления можно путем применения более мощных взрывчатых веществ. Но, применение таких взрывчатых веществ, как минимум, повышает стоимость НА и повышает кислородный баланс системы (что нежелательно, т.к. синтез НА возможен только при отрицательном кислородном балансе). Увеличить давления синтеза возможно и другим способом, без использования мощных и дорогих взрывчатых веществ. Что является ноу-хау данного проекта.

Ожидается, что выход НА при новом детонационном методе синтеза увеличится в 2 раза. При этом стоимость полученных НА не измениться, или даже уменьшиться.

НА, введенные в материалы, играют роль мощного структурообразователя, обеспечивая дисперсионное упрочнение композиции.

Положительный эффект достигается при введении в материал добавки НА в пределах от 0,1 до 1%. На сегодняшний день НА применяются в основном в следующих процессах: финишное полирование (70% используемых НА), гальваника (25%) и в масляных композициях (5%). Но благодаря своим уникальным свойствам (наноразмерность, химическая инертность, высокая удельная поверхность и др.) НА в перспективе могут активно внедряться в промышленное производство нанокомпозитов.

Можно привести несколько конкретных примеров улучшения эксплуатационных и технических характеристик материалов содержащих НА:

• уменьшение износа хромовых покрытий в 2,5 раза по сравнению с твердым хромовым покрытием;

• увеличение износостойкости алюминиевой оксидной пленки (полученной при анодном окислении) в 10-13 раз, а также увеличение коррозионной стойкости;

• уменьшение времени обкатки в 10-12 раз, снижение расхода топлива на 3-6%, увеличение мощности на 4-8% для ДВС, в которых используется смазка, содержащая НА;

• увеличение срока службы фторэластомеров на 25-40% в узлах трения;

• увеличение условной прочности в 3 раза и повышение эластичности в 1,5 раза для полиуретанов.

конкурентные преимущества НА:

• несложная технология синтеза;

• себестоимость НА в основном определяется стоимостью взрывчатых веществ;

• химическая инертность НА;

• небольшой процент добавки НА обеспечивает улучшение свойств материла в несколько раз.

Социальная значимость проекта заключается в том, что путем повышения выхода НА будет наблюдаться снижение конечной себестоимости НА, которое позволит более активно и широко внедрять их в промышленное производство.

Широкое использование НА в промышленности приведет к значительному увеличению срока службы получаемых материалов и окажет большой экономический эффект.

Маркетинг Области применения. НА имеют множество областей применения:

• гальваника (хромирование, никелирование, серебрение, золочение и т.п.);

• полирование;

• масла и смазки;

• модификация полимерных композиций;

• алмазные спеки и компакты;

• биологически активные препараты;

• лазерное инициирование подрыва взрывчатых веществ;

• защита памятников архитектуры и искусства;

• «вечные» бетоны;

• водородная энергетика.

Объемы рынка. Если учесть, что массовое внедрение НА в промышленные производства позволит в несколько раз повы сить качество выпускаемой продукции, то объем рынка будет очень большим. Среди наиболее крупных потребителей можно выделить следующих: почти все полимерные производства (производство пластмасс, каучук и резин), большинство гальванических производств, основные производства масел и смазок, многие полировальные производства и т.п. Исходя из этого можно предположить, что потребность промышленных предприятий России в НА будет составлять около 10000 тонн в год, при среднем процентном содержании НА в продукции – 0,5%.

Стоимость. Расчет стоимости НА необходимо производить с учетом стоимости промышленных взрывчатых веществ. Оптимальным взрывчатым веществом для «мокрого синтеза» НА является смесь тротил /гексоген – 40/60.

Средняя стоимость такого ВВ – 25 тыс. руб. за тонну. Выход НА в пересчете на массу ВВ (при использовании нового метода детонационного синтеза и использовании специальных добавок) – 20%.

Итого стоимость 1 кг НА, без учета работы, покупки оборудования и организации производства, затрат на лицензирование, затрат на очистку и сушку НА, составляет – 125 рублей. Что является вполне конкурентоспособной ценой, для высокотехнологичного производства.

При средней массе подрываемого заряда ВВ - 1 кг за 8 часов возможно получить до 2,5 кг неочищенных НА. За 365 д ней получается около 1 тонны НА. Эта цифра во много раз меньше ожидаемой потребности, поэтому существует острая необходимость повышения выхода НА и расширения производства.

Портрет типичного потребителя. Потребителями НА являются предприятия крупной и средней промышленности (не исключено потребление НА инновационными и высокотехнологичными наукоемкими производствами), которые производят: металлические изделия, пластмассы и каучуки, строительные материалы, смазочные материалы, медицинские товары и т.п.

Научно-техническое обоснование проекта Новизна идеи заключается в применении нового подхода к детонационному синтезу, когда больше половины атомов углерода, участвующих в формировании НА, будет содержаться не во взрывчатом веществе. Использования этой особенности синтеза, а также того, что давление будет на порядок выше, чем при обычном детонационном синтезе (около атм, тогда как при обычном синтезе оно составляет около 2*105 атм) позволит существенно повысить выход НА.

Фундаментальные естественнонаучные принципы.

На рисунке представлена фазовая диаграмма состояний углерода. Видно, что при повышении давления свыше 100000 атм и температуре до 3700 К, углерод находиться в виде алмаза.

При детонационном синтезе НА пользуются именно высоким давлением и умеренно высокой температурой.

При образовании НА в детонационной волне протекают следующие процессы:

• конденсация углерода в зоне реакции с образованием первичных кластеров (d1 нм);

• взаимодействие кластеров (жидкокапельная коалесценция) с образованием нанокапель;

• кристаллизация нанокапель с образованием НА при условии достаточного времени их охлаждения турбулентными потоками продуктов детонации или аморфизация нанокапель и кластеров с образованием свободной и связанной сажи.

Для реализации оптимального синтеза, с получением максимального выхода НА необходимо:

• конденсация максимального количества свободного углерода;

• конденсация углерода в области жидкого наноуглерода;

• максимально длительное время существования условий для жидкого наноуглерода в продуктах детонации и его кристаллизация при давлении в продуктах детонации больше ГПа;

• проведение взрывов в отсутствие процессов аморфизации, окисления и графитизации.

Условия нового детонационного синтеза позволяют увеличить количество свободных углеродных атомов и степень их участия в формировании НА, провести конденсацию в области жидкого углерода, обеспечить кристаллизацию при высоких давлениях и невысоких температурах.

Ноу-хау проекта по увеличению выхода наноалмазов не раскрывается, но можно сказать, что оно будет касаться, как нового принципа детонационного синтеза, так и химической модификации процесса.

По-моему мнению, данный проект имеет большой шанс на практическую реализацию в ближайшее время.

ЭССЕ «Чистая энергия» или «гремучий газ»?

По самым скромным подсчетам запасов нефти и угля хватит на несколько десятков лет, газа примерно на 50 лет. Атомная энергетика еще далека от обеспечения всех энергозатрат человечества. Что же остается делать человечеству? Да, конечно в мировом океане имеются огромные запасы газовых гидратов, которых хватило бы еще на 100 лет, но пока еще не разработана эффективная технология добычи такой альтернативной энергии.

Газовые гидраты очень «неспокойные» вещества, стоит нарушить равновесие достаточно большого скопления донных газовых гидратов, и человечество может «задохнуться», так и не успев воспользоваться всеми прелестями альтернативной энергетики.

Возникает вопрос, какой энергией мы будем пользоваться через 30- лет? Существует еще множество альтернативных видов энергии. Но они все не являются достойными кандидатами на роль «энергетического питания планеты». Ветроэнергетика шумит и не везде постоянно дуют ветры.

Солнечная энергия пока дорога и, что делать северным странам, которые являются основными потребителями энергии? Энергия приливов и морских течений не такая уж экологичная и эффективная. Геотермальная энергетика вообще диковинка для многих стран. Энергетика биомассы не эстетична.

Термоядерная энергетика пока находится в далеком будущем и больно уж она «пахнет жареным» для нашей Земли. И тут в уме возникает интересная цепочка исторических этапов использования основных видов топлива. Уголь – нефть – газ - ….. – ВОДОРОД! Вот наше спасение от энергетического кризиса!

Водород самое экологичное топливо и, что самое важное, самое возобновляемое. Не надо ждать пока пройдут тысячелетия, и снова образуется нефть и газ. Основной источник водорода на Земле – это вода. При сгорании водорода образуется вода, которая участвует в круговороте воды на Земле и быстро возобновляется, и вот уже опять можно получать водород. Получается замкнутый круг нескончаемого «чистого» топлива.

Помимо этого, водород имеет еще массу достоинств и, к сожалению, еще и массу недостатков. Водород один из самых энергоемких видов топлива. При сгорании водорода образуется в пять раз больше энергии, чем при сгорании углеводородов. Только расщепление или синтез атомов дает больше энергии, но это уже не химический процесс. Водорода очень много на планете, его доля составляет 1% от массы атмосферы, литосферы и гидросферы, вместе взятых.

Молекулы водорода самые маленькие из таблицы Менделеева, поэтому они легко диффундируют даже через очень маленькие поры. Стоит только водороду образовать смесь с воздухом, в которой будет от 6 до 67 об.% водорода, жди взрыва. Смеси с кислородом взрывоопасны в еще больших пределах. Если произошла утечка водорода, и не произошел взрыв, то значит, произойдет разрушение озонового слоя. Для получения водорода затрачивается большое количество энергии. И еще много разных «но».

Но все-таки достоинства водорода перевешивают его недостатки. И это демонстрируют ученые по всей Земле. Они ночами бьются над созданием топливных элементов с КПД бо льше 90%, тратятся миллиарды долларов на разработку новых катализаторов для получения водорода, придумываются всевозможные структуры для хранения водорода….Ученые уже снизили количество платины на поверхностях электродов топливных элементов с граммов до миллиграммов на один квадратный сантиметр. Придумали контейнеры для хранения газообразного водорода, с массой водорода до 7% от массы контейнера. Бесспорно, что важнейшим помощником в этом нелегком процессе, являются нанотехнологии и наноматериалы.

С помощью наноматериалов создаются новые высокоэффективные протонселективные мембраны для топливных элементов, получают невообразимые наноконтейнеры для хранения водорода, платина измельчается до такого состояния, что она способна поджечь водород при комнатной температуре без огня и спички. Все надежды будущей водородной энергетики лежат в области нанотехнологий. И я уверен, что этот благодатный союз «водород+нано» принесет свои плоды в скором времени. И человечество сможет вздохнуть спокойно, в прямом и переносном смысле слова. Будущее энергетики и экологии за водородом. Наконец-то наступит момент, когда процесс получения энергии из «злейшего врага» экологии превратится в её «лучшего друга».

Семененко Дмитрий Александрович 1. Резюме проекта.

I. Название: Гибридные источники питания для мобильных приложений.

II. Цель: Разработка материалов и способов создания гибридных устройств, сочетающих фотоэлемент, как источник и литиевый аккумулятор как накопитель энергии. Разработка способов интеграции таких устройств методами прямой микропечати их компонентов в портативные устройства и приборы двойного назначения.

III. Задачи.

i. Создание модели функционирования и принципиального устройства источника питания нового поколения.

ii. Маркетинговый и литературный анализ с целью выявления частичных или полных аналогов, учёт их недостатков. Выбор материалов и принципов сборки устройств.

iii. Разработка методов получения и технологии создания компонентов будущего устройства в виде частиц для создания стабильных суспензий.

iv. Создание готовых элементов предполагаемого устройства с целью проверки функциональности компонентов. Нанесение компонентов методами микропечати или жидкостной литографии и тестирование печатных чипов как компонентов устройства.

v. Определение предполагаемых применений и функциональных требований к будущему гибридному источнику питания.

vi. Создание модели устройства под предполагаемое применение.

vii. Изготовление пилотного прототипа готового устройства.

Тестирование, выявление недостатков, доработка модели, повторное изготовление.

viii. Поиск аналогичных применений, доработка производственной линии, используя простоту варьирования микропечатного процесса.

ix. Поиск путей внедрения в широкое применение.

IV. Ожидаемые результаты:

Насколько удобным может быть мобильное устройство?- На столько, насколько оно нас не обременяет и при своей функциональности не заметно!

Теперь предположим, что мы создаем мобильное устройство завтрашнего дня, пусть это сотовый телефон. Сегодня, он потребляет ~10-40 мВт энергии, «вчера» эта цифра была в 10 раз больше, можем предположить, что если электроника будет такой, что перестанет тратить энергию на «собственный обогрев» (а корейские ученные открыто заявляют о том, что от сегодняшней батареи завтрашний телефон будет работать месяц), то эта цифра уменьшится ещё раз в десять.

Литиевые батареи: прогресс в области анодных материалов - создание кремниевых структур с фантастической ёмкостью и нарастающий прогресс в катодной области (создание наноструктур соединений переходных элементов), позволяют предположить, что в ближайшее время, запас энергии в этих устройствах увеличится в разы.

Теперь к солнечным батареям уже сегодня 2D гетероструктурные p-n переходы, в качестве фотоэлемента, могут питать сотовый телефон, но это ведь ещё не предел, судя по притоку инвестиций в эту область. Уже сег одня мы можем сконструировать солнечный элемент с максимумом поглощения в заданной области спектра, например, в той в которой, которая в течение суток падает на пользователя того или иного устройства.

Работы в области передачи электроэнергии без проводов успешно начал ещё Н. Тесла, сегодня не редко можно встретить новости подобного характера.

«Завтра» источник питания не будет должен находиться рядом с потребляющим устройством - мы сможем поместить его туда, куда захотим!

Итак, продуктом будет гибридное устройство (микропечатные фотоэлемент + литиевая нанобатарейка (наноразмерность элементов батареи позволит устремить время заряда к нулю - фактически электрохимический конденсатор)). Такой источник можно никогда не заряжать! Функционально пригодный и не заметен для собственного обслуживания!- разве не к этому мы шли?!

Конечно, заменить нынешние источники сразу он не сможет, но именно это хотели бы иметь проектировщики мобильной техники завтрашнего дня (вывод сделан из рекламных концепций производителей портативных устройств). Социальная значимость несомненна!- получить устройство, выполняющее свои функции и незаметное в обслуживание- мечта потребителя!

2. Маркетинг.

Сегодня энергетический кризис захлестывает ряд крупнейших стран.

Руководство повсеместно ищет пути снижения расхода энергии. А что если мы держим в руках то, что дает энергию и вообще не потребляет её ! Уже сегодня объём рынка химических источников тока превысил 50 млрд. долларов. Если литиевая батарея 5 лет назад была в диковинку, то сегодня каждый из нас постоянно использует несколько таких устройств.

Итак, несомненна разумность использования подобных гибридных устройств. А вот что касается цены:

Если мы захотим с нуля изготовить принципиальное высокотехнологичное устройство, то, конечно, его цена будет как у первого процессора, сделанного по новой технологии (миллионы долларов), цена на миллионный экземпляр упадет в сотни раз, а серийно устремится к себестоимости!

Развитость кремниевой, полупроводниковой промышленности и методы микропечатного нанесения сыграет на руку- это уже сделано за нас!

Для снижения рисков необходимо будет начать с производства отдельных элементов устройств - микропечатных фотоэлементов с и литиевых суперконденсаторов (электрохимический конденсатор планарной структуры последовательно соединенных пар анод- катод).

Аудитория потребителей - сначала - любители новинок электроники (а таких более чем достаточно), а в пределе все те, кто как -то потребляет электроэнергию. Как развитие проекта можно рассмотреть использование гибридных источников в сферах транспорта, медицины, спорта и конечно военных приложений.

К тому же, город наводнён всевозможными неподвижными электропотребляющими устройствами. Если днем энергия для них будет накапливаться, а ночью расходоваться- то это ещё множество применительных решений внедрения разработки 3. Научно - техническое обоснование проекта.

I. Новизна идеи.

Новизна идеи состоит в комбинировании приёмника фотоэнергии – фотоэлемента и аккумулятора энергии. Несомненно, не стоит исключать другие источники энергии – термоэлектрические (например, для медицины), магнитоэлектрические (для широких технических приложений) и т.д.

Так же на сегодня не реализовано хоть какое-то производство микропечатных устройств с заданными характеристиками (фотоэлементов, с поглощением в заданной области и высокой и эффективностью;

высокоэффективных литиевых батарей с заданной мощностью и под заданные условия работы – продолжительность, температура, механические нагрузки и т.д.). Что касается литиевых батарей - то технологически производство сколь нибудь пригодных для использования источников высокой эффективности (на основе новых материалов) не создано вовсе.

II. Фундаментальные естественно научные принципы, лежащие в основе создания продукта проекта. (Будут описаны на примерах м атериалов, которые предлагается взять за основу проекта) Литиевая батарея - пространственно разделённые два электрода с высоким (катод) и низким (анод) потенциалом относительно металлического лития (самого высокоэлектропотенциального вещества в природе, до статочно маленького и достаточно большого для лёгкой интеркаляции в материалы электродов). Высокая ёмкость материалов электродов достигается за счет быстрой диффузии и обратимого внедрения в структуру материала ионов лития.

Сегодня в качестве анодов наиболее перспективны материалы на основе наноструктурированного кремния (емкость ~4Ач/г - чуть меньше чем у самого металлического лития, прямое использование которого небезопасно), как катоды - великолепно заявили себя наноструктурированные соединения переходных металлов, которые за счёт огромной скорости диффузии и многоэлектронным переходам могу внедрить лития несколько раз больше, чем тот материал, что используется в каждой батарейке (до 0.7 Ач/г). Применение методов микропечати позволит в несколько раз сократить время зарядки таких устройств и существенно увеличить мощность, а самое главное - позволит изготовить устройство с заданными функциональными характеристиками.

Фотоэлементы: p-n переход, эффективно поглощающий электромагнитное излучение, создавая ток и разность потенциалов.

Последовательно соединенные такие устройства могу легко зарядить батарейку.

Современными методами можно создать наночастицы (заданного размера) p и n- типа полупроводимости и реализовать фотоэлемент на двух наночастицах с фотопоглощением в заданной области спектра.

Микропечать позволит создать планарную структуру, состоящую из высокоэффективной нанобатарейки, соединенной с блоком фотоэлементов, поглощающих в заданной области спектра и, заряжая эту самую нанобатарейку (cм. рисунок).

.

Я3. Словарик (творческий тур основного конкурса) Кроссворд для решения ;

Разгадайте кроссворд (0.5 балла за каждое слово). Дайте четкое определение угаданным терминам, создав небольшой глоссарий (словарь) (0.5 балла дополнительно за каждое определение ). Ваши определения не должны превышать 50 слов каждое, при этом в эту лаконичную министатью для словарика должно входить перечисление основных черт (или применений), которые «привязывают» к нанотехнологиям данный термин.

Подсказки по вертикали:

1. Самая нанотехнологическая организация.

2. Балка.

3. Вектор.

4. Металл богини справедливой войны.

5. Российский ученый, впервые предложивший учитывать «координату дисперсности».

6. Необычная орбиталь.

7. Самая альтернативная группа.

8. То, что на предыдущей олимпиаде злобно всем улыбалось.

9. Проводящий композит.

10. Оккупационный продукт.

11. Компонент дореволюционных карандашей.

12. Маленький мячик.

13. То, что не восстановится после проигрыша в Олимпиаде.

14. Компонент школьных карандашей.

15. Не слишком твердый кристалл.

16. Кипящий камень.

17. Компонент квантового компьютера.

По горизонтали:

• A. Квазичастица.

• Б. Природный наноробот – убийца.

• В.... одностенные нанотрубки (вставьте определение).

• Г. Метод планирования сказки, которую мы рождены сделать былью (пылью).

• Д. Активная форма платины.

• Е. Метод формирования наноструктур, не требующий особого вмешательства.

• Ж. Наноклеточная структура.

• З. Отрава не только для людей, но и для каталитического слоя топливных элементов.

• И. Линия, разделяющая нанофлуктуации состава от зародышей.

• К. Рой.

• Л. Пришпиливание.

• М. Еще одна квазичастица.

• Н. Кустик.

• О. Строительное сооружение, давшее название одному из «эффектов близости».

• П. Коллоидная или высокомолекулярная система, очень часто используемая в быту для организации прочных взаимосвязей.

• Р. Приставка, которую можно использовать для обозначения массива из монодисперсных квантовых точек.

• С. Чувствительный элемент.

• Т. Приставка, которую можно использовать для обозначения свойств поверхностей с «эффектом лотоса».

• У. То, что делает электрон фермионом и способствует развитию одного из модных направлений будущей электроники.

• Ф. Набор элементов, дружно играющий заданную роль.

• Х. Лекало.

• Ц. Частица, при облучении которыми могут самопроизвольно вспыхнуть одностенные углеродные нанотрубки.

• Ч. Подобен только самому себе.

• Ш. Бытовой источник фуллеренов и графена.

• Щ. Природный двумерный нанореактор.

• Э. Природный двумерный нанореактор.

• Ю. Простейший тип углеродной нанотрубки Жиентаев Тимур Махмедович Словарик 1 Роснанотех российская государственная корпорация, созданная для развития нанотехнологий 2 Кантилевер устоявшееся название наиболее распространенной в сканирующей атомно-силовой микроскопии конструкции микромеханического зонда;

представляет собой массивное прямоугольное основание, размерами примерно 1.5x3.5x0.5 мм, с выступающей из него балкой (собственно кантилевером), шириной порядка 0.03 мм и длиной от 0.1 до 0.5 мм. Одна из сторон балки является зеркальной, что позволяет использовать оптическую систему контроля изгиба кантилевера 3 Кортеж в математике последовательность конечного числа элементов. Многие математические объекты формально определяются как кортежи. Например, граф определяется как кортеж (V,E), где V — это набор вершин, а E — подмножество V V, обозначающее ребра.

4 Палладий химический элемент с атомным номером 46 в периодической системе, обозначается символом Pd (лат. Palladium), белого цвета. Пластичный переходный металл, благородный металл;

Палладий часто применяется как катализатор, в основном в процессе гидрогенизации жиров и крекинге нефти 5 Тананаев Основные труды посвящены неорганической и аналитической химии редких элементов, в особенности их фторидов, ферроцианидов и фосфатов, а также применению и дальнейшему развитию физико химического анализа неорганических систем.

6 Гибридная линейная комбинация атомных орбита -лей с различными значениями азимутального и магнитного квантовых чисел 7 Онэксим акционерный коммерческий банк. Основан в 1993 г.

Москва. Собственный капитал 2,287 трлн. руб. (1997).

Михаил Прохоров, создавая в мае 2007 года инвестфонд "Группа ОНЭКСИМ" подчеркнул, что назвал свой фонд в честь одноименного банка, с которого он и его партнер Владимир Потанин начинали в начале 90-х годов свой бизнес 8 Гном Приставка "нано" пришла к нам из древней Греции, в переводе на русский язык она означает " гном " или "карлик" (). В латыни "нано" имеет значение "маленький", "крошечный".

9 Пирографит графит, полученный осаждением газообразных продуктов пиролизауглеводородов (в интервале 750 2400.С). Характеризуется высокойтермической стойкостью и отсутствием открытой пористости.

Применяется,напр., для защиты поверхности сопел ракетных двигателей.

10 Интеркалят Вещество, характеризующееся способностью к интеркаляции. (от лат. intercalatio - вставка, добавка), вклинивание 11 Анатаз (?) минерал, одна из трёх природных полиморфных модификаций двуокиси титана.

12 Фуллерен молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из четного числа трехкоординированных атомов углерода.

13 Нейрон нервные клетки, структурно-функциональные единицы нервной системы. Кора головного мозга ч еловека содержит 10—20 миллиардов нейронов.

14 Графен слой атомов углерода, соединённых посредством sp связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла.

15 Мезофаза жидкокристаллическое состояние. с одной стороны, обладает текучестью как изотропная жидкость, с другой стороны, сохраняет определенный порядок в расположении молекул (как кристалл).

16 Цеолит большая группа близких по составу и свойствам минералов, водные алюмосиликаты кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или перламутровым блеском.

17 Кубит квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

А Фермион в физике, частица (или квазичастица) с полуцелым значением спина. Фермионы подчиняются статистике Ферми — Дирака: в одном квантовом состоянии может находиться не более одной частицы (принцип Паули).

Волновая функция системы одинаковых фермионов антисимметрична относительно перестановки д вух любых фермионов. Квантовая система, состоящая из нечётного числа фермионов, сама является фермионом (например, ядро с нечётным массовым числом A;

атом или ион с нечётной суммой A и числа электронов).

Б Вирус микроскопическая частица, способная инфицир овать клетки живых организмов. Вирусы являются облигатными паразитами — они не способны размножаться вне клетки.

В Хиральные Хиральность может быть также однозначно определена углом a, образованным направлением сворачивания нанотрубки и направлением, в котором соседние шестиугольники имеют общую сторону. Индексы хиральности однослойной трубки определяют ее диаметр Г Реклама информация, распространенная любым способом, в любой форме и с использованием любых средств, адресованная неопределенному кругу лиц и направленная на привлечение внимания к объекту рекламирования, формирование или поддержание интереса к нему и его продвижение на рынке Д Чернь мелкодисперсный порошок (размеры крупинок 25...40 мкм) металлической платины, обладающий высокой каталитической активностью. Ее получают, действуя формальдегидом или другими восстановителями на раствор комплексной гексахлорплатиновой кислоты H2[PtCl6].

Е Самосборка процесс образования упорядоченной надмолекулярной структуры или среды, в котором в практически неизменном виде принимают участие только компоненты (элементы) исходной структуры, аддитивно составляющие или "собирающие", как части целого, результирующую сложную структуру.

Ж Клатрат (от лат. clatratus — обрешеченный, закрытый решеткой) — соединения включения. Образованы включением молекул вещества («гостя») в полости кристаллической решётки, образованной молекулами другого типа («хозяевами») (решётчатые клатраты), либо в полость одной большой молекулы-хозяина (молекулярные клатраты).

З Иприт химическое соединение с формулой S(CH2CH2Cl)2.

Является боевым токсическим отравляющим веществом кожно-нарывного действия. С солями тяжёлых металлов иприт образует комплексные окрашенные соединения;

на этом свойстве основано обнаружение (индикация) иприта.

И Спинодаль Линия на диаграмме состояния, соответствующая температуре, ниже которой происходит распад твёрдого раствора.

К Кластер объединение нескольких однородных элементов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определёнными свойствами.

сложное объединение нескольких атомов или молекул;

Л Пиннинг Обменное смещение - особенность петель гистерезиса перемагничивания магнитных материалов, проявляющаяся в несимметричном расположении петли относительно оси ординат. Наблюдается в слоистых и наноструктурных магнитных материалах, содержащих магнитно мягкую ферромагнитную и высокоанизотропную антиферромагнитную фазу.

М Плазмон квазичастица, отвечающая квантованию плазменных колебаний, которые представляют собой коллективные колебания свободного электронного газа.

Н Дендример древообразные полимеры (греч. dendron – дерево), молекулы которых имеют большое число разветвлений.

О Туннель это проход под землёй. Тоннель может быть пешеходным и /или велосипедным, для движения автомобилей или поездов, трамваев, перемещения воды (канализационные коллекторы), прокладки сетей городского хозяйства и т. п.

П Клей вещество или смесь, композиции на основе органических или неорганических веществ, способные соединять (склеивать) различные материалы — в частности, древесину, кожу, бумагу, ткани, стекло, керамику, металлы, пластмассы, резину.

Р Ксеро приставка, обозначающая сухость чего-либо С Сенсор Датчик (сенсор от англ. sensor)- термин систем автоматического управления, первичный преобразователь физических или химических параметров в удобный для использования сигнал.

Исторически и логически датчики связаны с техникой измерений и измерительными приборами, например термометром, барометром, прибор "авиагоризонт" и т.д Т Супер (пупер) 1) существительные со значением повышенности качества или усиленности действия, напр.:

суперцемент, суперэлита, суперэкспресс;

ср. экстраO;

2) существительные со зна-чением "главный", напр.:

суперарбитр;

3) существительные со значением "расположенный сверху, над чем -нибудь" или "следующий за чем -нибудь", напр.: суперобложка, суперинфекция;

ср. эпи...;

4) прилага-тельные со значением высокой степени признака, У Спин собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы к ак целого. Спином называют также собственный момент импульса атомного ядра или атома;

в этом случае спин определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике) спинов элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы.

Ф Ансамбль Х Темплат Темплат – часть системы, способствующая формированию структур с заданным типом упорядочения составляющих их элементов Ц Фотон элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, квант электромагнитного поля.

Фотоны обозначаются буквой, поэтому их часто называют гамма-квантами (особенно фотоны высоких энергий);

эти термины практически синонимичны.

Ч Кристалл (?) твёрдые тела, в которых атомы р асположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. Кристаллическая структура, будучи индивидуальной для каждого вещества, относится к его основным физико-химическим свойствам.

Ш Сажа аморфный углерод, продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов в неконтролируемых условиях.

Щ Глина (?) мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении Э Титан (?!) 22-й элемент таблицы Менделеева Ю Зигзаг Нанотрубки с индексом хиральности (n,m)=(n, 0) Семенова Анна Александровна Словарик Ответы на кроссворд:

Глоссарий:

1. РОСНАНОТЕХ – сокращенное название Государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий». Миссия корпорации – содействие реализации государственной политики, имеющей целью мировое лидерство Российской Федерации в области нанотехнологий.

Официальный сайт: http://www.rusnanotekh.ru.

2. КАНТИЛЕВЕР (англ. cantilever - консоль, кронштейн) – название конструкции микромеханического зонда в сканирующей атомно-силовой микроскопии. Датчик силового взаимодействия в атомно-силовой микроскопии. Любую информацию о поверхности атомно-силовой микроскоп получает благодаря механическим отклонениям балки кантилевера, которые регистрируются оптической системой. Обычно кантилевер представляет собой балку в виде прямоугольного параллелепипеда.

3. – 4. ПАЛЛАДИЙ (лат. Palladium;

назван в честь открытия планеты Паллада;

Афина Паллада – в греческой мифологии богиня мудрости и справедливой войны) – химический элемент VIII группы периодической системы, ат.н. 46, ат.м. 106,42;

относится к платиновым металлам.

Прекрасный катализатор. Обладает свойством поглощать газы, поэтому его используют при создании топливных элементов для водородной энергетики.

5. ТАНАНАЕВ Иван Владимирович – академик, впервые предложивший дополнить классические диаграммы «состав-структура-свойство»

координатой дисперсности. Основные труды посвящены неорганической и аналитической химии редких элементов, в особенности их фторидов, ферроцианидов и фосфатов, а также применению и дальнейшему развитию физико-химического анализа неорганических систем. Автор книги «Физико-химия ультрадисперсных систем» (1987).

6. ГИБРИДНАЯ орбиталь – орбиталь, образующаяся в процессе гибридизации – выравнивания атомных орбиталей. Гибридные орбитали имеют асимметричную форму, вытянутую в сторону присоединяемого атома.

7. ОНЭКСИМ, группа – один из главных инвестиционных фондов Российской Федерации. Основные направления: добывающая промышленность, альтернативная энергетика, нанотехнологии, недвижимое имущество и другие отрасли. Блог группы: http://onexim group.livejournal.com. Официальный сайт: http://www.onexim.org.

8. ГНОМ – карлик, фантастическое существо в западноевропейской мифологии, обитающее в недрах земли и гор и охраняющее подземные сокровища и клады. Русский перевод с латинского приставки «nano».

Символ Всероссийской олимпиады по нанотехнологиям.

9. НАНОТРУБКА – протяженная цилиндрическая структура диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров. Различают углеродные и неуглеродные нанотрубки.

Металлические нанотрубки проводят электрический т ок даже при абсолютном нуле температур, проводимость полупроводниковых трубок равна нулю при абсолютном нуле и возрастает при повышении температуры.

10. – 11. АНИЛИН (араб. ан-нил — индиго) – аминобензол, фениламин, C6H5NH2, простейший ароматический амин. Бесцветная жидкость со слабым запахом. Используется в производстве красителей (химические краски, карандаши), фармацевтических препаратов, полимеров. Из полианилина, хорошо проводящего ток, ученые предложили собирать нанопровода с помощью вирусов.

12. ФУЛЛЕРЕНы – класс молекул, состоящих из атомов углерода и образующих оболочки с 12 пятиугольными кольцами и двумя или более шестиугольными кольцами. Общее число атомов всегда четное. Названы в честь Р.Бакминстера Фуллера. Впервые синтезированы в 1985 г.

Х.Крото и Р.Смолли. Наиболее полно изучен фуллерен C60. Обладают необычными химическими и физическими свойствами.

13. НЕЙРОН – нервная клетка, являющаяся структурно-функциональной единицей нервной системе. Состоит из тела (ядерной части) и отростков:

одного неветвящегося (аксона) и нескольких ветвящихся (дендритов). По аксону импульсы идут от тела клетки к мышцам, железам или другим нейронам, по дендритам – в тело клетки. Нервные клетки после проигрыша в наноолимпиаде не восстанавливаются.

14. ГРАФЕН (англ. graphene) – плоская сетка из атомов углерода, расположенных в углах правильных шестиугольников. Графен можно представить как одну плоскость графита, отделенную от объемного кристалла. Обладает большой механической жесткостью и хорошей теплопроводностью. Перспективный материал дл я использования в наноэлектронике.

15. МЕЗОФАЗА – равновесное состояние, занимающее промежуточное положение между аморфным и кристаллических состоянием. Характерны наличие ориентационного порядка в расположении фрагментов макромолекул, анизотропия физических свойств при отсутствии внешних воздействий. Жидкокристаллическое состояние.

16. ЦЕОЛИТ (греч. zo — киплю и lthos — камень;

дословно «кипящий камень» из-за способности вспучиваться при нагревании) – алюмосиликаты, кристаллическая структура которых образована тетраэдрами [SiO4]4- и [AlO4]5-, объединёнными общими вершинами в трёхмерный каркас, пронизанный полостями и каналами. Группа минералов, обладающих нанопористой структурой.

17. КУБИТ – компонент квантового компьютера. Упрощённая схема вычисления на квантовом ко мпьютере выглядит так: берётся система кубитов, на которой записывается начальное состояние, затем состояние системы изменяется посредством базовых квантовых операций. В конце измеряется значение, и это результат работы компьютера. Физической моделью, с по мощью которой пытаются построить квантовый компьютер, являются квантовые точки.

А. ЭКСИТОН (лат. excito — возбуждаю) – квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы. Разновидность экситон-поляритонных кристаллов – фотонно-кристаллические слои с наноструктурированными полупроводниками в плоскости слоя.

Б. ВИРУС (лат. virus — яд) – возбудители инфекционных болезней растений, животных и человека, размножающиеся только в живых клетках.

Имеют нанометровый размер. Существуют на границе между живым и неживым. Природные нанороботы. Отряд вирусов, поражающих бактерии, называют бактериофагами.

В. ХИРАЛЬНЫЕ одностенные нанотрубки – такие трубки, у которых любая пара сторон каждого шестиугольника (в случае углеродной нанотрубки) расположена к оси нанотрубки под углом, отличным от 0 или 90о.

Хиральной называется фигура, которая не может быть совмещена со своим отражением. Х Г. – Д. – Е. САМОСБОРКА (англ. self-assembling) – спонтанное образование структур, в частности, наноструктур. Понятие введено Ж.-М.Леном.

Наиболее яркое проявление самосборки в живой природе - самосборка молекул нуклеиновых кислот, матричный синтез белков;

на определяющую роль самосборки указывает строго определенная пространственная структура ферментов и рецепторов.

Ж. КЛАТРАТ (лат. clathratus - защищенный решеткой) – соединения включения, образованные включением молекул («гостей») в полости кристаллического каркаса, состоящего из молекул другого сорта («хозяев»), – решетчатые клатраты, или в полость одной большой молекулы-хозяина – молекулярные клатраты. Представляет собой наноклеточную структуру.

З. ИНГАЗ (сокращенно от инертный газ) И. – К. КЛАСТЕР (англ. cluster – рой, пучок, скоплние) – совокупность однородных элементов, идентичных объектов, которая может быть рассмотрена как одно целое. Нанокластер представляет собой частицы упорядоченного строения размеров от 1 до 5 нм, содержание до атомов.

Л. ПИННИНГ (англ. pinning – пришпиливание – зацепление волны ) зарядной плотности за примеси. Различают два основных типа пиннинга. В случае сильного пиннинга волна зарядной плотности взаимодействует независимо с каждой примесью. В случае слабого пиннинга деформация волны учитывается. Наличие дисперсной фазы способствует эффективному пиннингу магнитных вихрей и приводит к улучшению сверхпроводящих характеристик материала.

М. ПЛАЗМОН – квазичастица, отвечающая квантованию плазменных колебаний, которые представляют собой коллективные колебания свободного электронного газа. Плазмоны играет большую роль в оптических свойствах металлов. Плазмоны рассматриваются как средство передачи информации в компьютерных чипах, так как провода для плазмонов могут быть намного тоньше, чем обычные провода, и могут поддерживать намного более высокие частоты.

Н. ДЕНДРИМЕР (греч. dendron – дерево) – полимерное соединение, молекулы которого имеют большое число разветвлений. С увеличением их молекулярной массы изменяются форма и жесткость молекул, их физико химические свойства. К дендримерам можно прикреплять несколько молекул, что может быть использовано в наномедицине.

О. ТУННЕЛЬ – туннельный эффект, туннелирование – преодоление микрочастицей потенциального барьера в случае, когда ее полная энергия, остающаяся при туннелировании неизменной, меньше высоты барьера. Это явление квантовой природы, невозможно в классической механике. Лежит в основе многих важных процессов в атомной и молекулярной физике, в физике атомного ядра, твердого тела и т.д.

П. КЛЕЙ – коллоидная или высокомолекулярная система. С нанотехнологиями данный термин может объединить устоявшееся понятие «серой слизи» («grey goo»), т.к. goo в переводе с английского – что-либо липкое, клейкое или вязкое.

Р. – С. СЕНСОР (англ. sensor – датчик;

чувствительный/воспринимающий элемент). В качестве наносенсоров могут быть использованы наночастицы, обладающие высокой поверхностной реакционной способностью и способные проникать с большой скоростью в любые макрообъекты.

Т. – У. СПИН (англ. spin — вертеть) — собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Собственный момент импульса атомного ядра или атома;

определяется как векторная сумма спинов элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы.

Ф. АНСАМБЛЬ (франц. ensemble, буквально — вместе, сразу) – совокупность, стройное целое. Ансамбли упорядоченных наночастиц.

Х. ТЕМПЛАТ (англ. template – образец, модель, шаблон) – своеобразный шаблон, используемый в темплатном синтезе, задающий не только форму и размер наночастиц, но их пространственное расположение.

Ц. ФОТОН (др.-греч. – свет) – элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, квант электромагнитного поля. Фотоны часто называют называют гамма-квантами (особенно фотоны высоких энергий). При облучении фотонами одностенные углеро дные нанотрубки могут самопроизвольно вспыхнуть.

Ш. САЖА – аморфный углерод, продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов в неконтролируемых условиях. В больших количествах её используют для приготовления чёрной краски в полиграфической и лакокрасочной промышленности. Является источником аллотропных модификаций углерода, в частности, фуллеренов.

Щ. ГЛИНА – мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Глину по праву можно считать природным двумерным нанореактором.

Э. – Ю. ЗИГЗАГ – простейший ахиральный тип углеродной нанотрубки, при котором две стороны каждого шестиугольника ориентированы параллельно оси углеродной нанотрубки. Хиральные индексы (n, 0).

Макеева Екатерина Анатольевна Кроссворд 1. Самая нанотехнологическая организация.

«Роснанотех» - государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий», «ведающая» инвестициями в сфере «нанотеха»;

цели корпорации - содействие реализации государственной политики, имеющей целью мировое лидерство Российской Федерации в области нанотехнологий.

2. Балка.

Кантилевер (ан. cantilever) – гибкая (как правило, кремниевая) микропластина;

широко применяется как одна из основных частей сканирующего зондового микроскопа для фиксирования отклонений зонда, повторяющих микро- и нано- рельеф поверхности материала, и в биосенсорах, основанных на принципе нановесов (увеличение резонансной частоты колебаний пластины при увеличении ее массы). И в том, и в другом случае «движения» кантилевера фиксируются по отклонению лазерного луча, отражающегося от пластины.

3. Вектор.

Клетка - элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов);

дендритные клетки - отростчатые, ветвистые клетки, основные представители антигенпрезентирующих клеток (АПК), потенциальная область применения – иммуномодулирующая наносомальная терапия.

4. Металл богини справедливой войны.

Палладий – химический элемент с атомным номером 46 в периодической системе, обозначается символом Pd. Пластичный переходный металл, благородный металл. Назван в честь открытия астероида Паллада, который, в свою очередь, назван по имени Афины-Паллады, греческой богини войны;

в виде нанокластеров проявляет сильные каталитические свойства и, наряду с платиной, применяется, например, в топливных элементах и как катализатор доокисления продуктов сгорания в автомобилях.

5. Российский ученый, впервые предложивший учитывать «координату дисперсности».

Тананаев Иван Владимирович (1904-93) - российский химик, академик РАН (1991, академик АН СССР с 1958);

впервые предложил дополнить классические диаграммы "состав-структура-свойство" координатой дисперсности (Физико-химия ультрадисперсных систем. Под ред. И.В.

Тананаева. Наука. Москва, 1987 г.) 6. Необычная орбиталь.

Гибридная (от «гибрид» - объект, сочетающий в себе свойства других (двух или более) объектов) – орбиталь, образованная в ходе линейной комбинации одной s- и от одной до трех p-орбиталей атома углерода (число образованных орбиталей равно числу объединяющихся и числу -связей, образуемых атомом);

так, в графите, графене, фуллерене и нанотрубках атомы углерода находятся в sp2-гибридизованном состоянии.

7. Самая альтернативная группа.

ОНЭКСИМ - частный инвестиционный фонд «Группа ОНЭКСИМ», круг интересов: водородная (альтернативная) и традиционная энергетика, нанотехнологии, управление элитной недвижимостью, а также геологоразведка.

8. То, что на предыдущей олимпиаде злобно всем улыбалось.

Гном - мифическое существо из германского и скандинавского фольклора, человекоподобный карлик, живущий под землей;

по -гречески – «нанос»

(), откуда и пришла приставка «нано-» (10-9), обозначающая что-то очень маленькое.

9. Проводящий композит.

10. Оккупационный продукт.

Интеркалят – соединение внедрения, когда, например, между слоями одного вещества (скажем, графита), «встраиваются» атомы другого (например, атомы щелочного металла);

все большее распространение находит интеркаляция в нанотрубки (углеродные, сульфидные, оксидные), приводящая к изменению их электропроводящих и прочностных характеристик.

11. Компонент дореволюционных карандашей.

Анилин - фениламин ( С6H5NH2). Полианилин - полимер, обладающий n типом проводимости;

применяется в качестве электрода в солнечных батареях (например, на квантовых точках) и как модификатор поверхности наночастиц полупроводниковых оксидов в газовых сенсорах резистивного типа.

12. Маленький мячик.

Фуллерен (бакминстерфуллерен) – молекулярное соединение, аллотропная форма углерода, представляющая собой выпуклый замкнутый многогранник, составленный из четного числа трехкоординированных атомов углерода.

Назван в честь инженера и дизайнера Р. Бакминстера Фуллера, чьи геодезические конструкции построены по такому же принципу. Самый симметричный и наиболее полно изученный, С 60, имеет радиус 0,357 нм.

Применение: оптические затворы, диоды, транзисторы, фотоэлементы, как фоторезист, в аккумуляторах и электрических батареях – в качестве электропроводящей добавки.

13. То, что не восстановится после проигрыша в Олимпиаде.

Нейрон – нервная клетка, структурно-функциональная единица нервной системы;

для реализации более производительных искусственных нейронных сетей необходимо создание процессора с большей плотностью логических блоков, а то – задача уже наноструктурирования.

14. Компонент школьных карандашей.

Графен – одна из аллотропных форм углерода, представляет собой слой атомов углерода, соединенных посредством sp связей в гексагональную двумерную кристаллическую решетку (можно представить как единичный слой графита);

обладает полупроводниковыми свойствами с нулевой шириной запрещенной зоны;

высокая подвижность носителей заряда при комнатной температуре (=104 В·см1·с1, больше, чем в кремнии) делает графен перспективным материалом для использования в качестве будущей основы наноэлектроники.

15. Не слишком твердый кристалл.

Мезофаза - равновесное фазовое состояние, характерное для полимеров и ряда крупных органических молекул, занимающее промежуточное положение между аморфным и кристаллическим состоянием, жидкий кристалл;

используется в качестве «темплатов» для создания упорядоченных наноструктур, например, мезопористых систем, наноструктурированных электродов.

16. Кипящий камень.

Цеолит – (от греч. zo - киплю и lthos - камень;

из-за способности увеличиваться в объеме при нагревании), алюмосиликат, кристаллическая структура которого образована тетраэдрами [SiO4]4- и [AlO4]5-, объединенными общими вершинами в трехмерный каркас, пронизанный полостями и каналами;

применяется как адсорбент, катализатор, в качестве материала для ионообменников, молекулярных сит;

цеолиты с большим размером канала могут быть использованы в качестве темплата.

17. Компонент квантового компьютера.

Кубит (q-бит, от quantum bit) - квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере;

допускает два собственных состояния, обозначаемых |0 и |1, но при этом может находиться и в их суперпозиции. Физической реализацией q-бита может служить любая двухуровневая система (спин, фотон, атом, молекула, ион), волновая функция которой определяет все его значения;

например, в качестве кубита может выступать экситон либо спин в квантовой точке.

A. Квазичастица.

Экситон – водородоподобное связанное состояние электрона проводимости и дырки, представляющее собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы. Отдает свою энергию при рассеивании на фононах или в ходе излучательной рекомбинации;

наглядный пример - люминесценция квантовых точек.

Б. Природный наноробот – убийца.

Вирус (от лат. virus - яд) - микроскопическая частица, способная инфицировать клетки живых организмов;

являются облигатными паразитами (не способны размножаться вне клетки);

иногда рассматриваются как природный прототип нанороботов.

В.... одностенные нанотрубки (вставьте определение).

(По логике - углеродные, но «по клеточкам» не подходит….) Углеродные одностенные нанотрубки - молекулы в виде свернутой в цилиндр ленты с упаковкой атомов по типу графита;

применение – армирующая добавка, транзисторы, нанопровода, прозрачные проводящие поверхности, электропроводящая добавка в топливных элементах, дисплеи, светодиоды, газовые нанодатчики.

Г. Метод планирования сказки, которую мы рождены сделать былью (пылью).

Д. Активная форма платины.

Чернь (платиновая чернь) – мелкодисперсный порошок (размеры крупинок 25-40 мкм) металлической платины, являющийся высокоактивным катализатором многих химических реакций, в том числе используемых в промышленных масштабах;

получают, действуя формальдегидом или другими восстановителями на раствор комплексной гексахлорплатиновой кислоты H2[PtCl6].

Е. Метод формирования наноструктур, не требующий особого вмешательства.

Самосборка – процесс самоорганизации наночастиц в ходе синтеза с образованием сверхрешетки с определенными видами и масштабами симметрии. Также применяется к процессу самоорганизации молекул ДНК.

Ж. Наноклеточная структура.

Клатрат (от лат. clatratus - закрытый решеткой) – супрамолекулярные соединения включения, образованы включением молекул вещества («гостя») в полости кристаллической решетки, образованной молекулами другого типа («хозяевами») (решетчатые клатраты), либо в полость одной большой молекулы-хозяина (молекулярные клатраты). Сфера применения - например, термоэлектрические материалы (материалы для активного охлаждения).

З. Отрава не только для людей, но и для каталитического слоя топливных элементов.

Иприт – S(CH2CH2Cl)2,,’-дихлордиэтилсульфид, является ядом, поскольку угнетает фермент гексокиназу и обладает способностью алкилировать структурные белки клеточных мембран, изменяя их проницаемость;

наличие атома серы способствует образованию устойчивых комплексов с металлами, способен «забивать» адсорбционные места на поверхности катализаторов, тем самым, снижая их каталитическую активность («каталитический яд»).

И. Линия, разделяющая нанофлуктуации состава от зародышей.

Спинодаль – линия на диаграмме состояний;

геометрическое место граничных точек метастабильных состояний, ограничивает область неустойчивости таких состояний по отношению к сколь угодно малым концентрационным неоднородностям (нанофлуктуациям состава). Позволяет выбрать оптимальные условия для массового зародышеобразования, необходимого для получения наночастиц.

К. Рой.

Кластер (ан. cluster - скопление, группа, рой пчел)) - группа близко ( расположенных, тесно связанных друг с дру гом атомов, молекул, ионов, как правило, нанометрового размера;

также данным термином обозначают кластерные соединения (признак - наличие остова из атомов элемента кластерообразователя) и кластерные частицы. Например, кластеры металлов широко используются в катализе.

Л. Пришпиливание.

Пиннинг - обменное подмагничивание, смещение петли гистерезиса в слоистых и наноструктурных материалах связанное с тем, что магнитно мягкая компонента испытывает влияние одной из магнитных подрешеток антиферромагнитной компоненты;

одно из практических приложений – центры «пришпиливания» вихрей Абрикосова в свехрпроводниках второго рода.

М. Еще одна квазичастица.

Плазмон - квант колебаний плотности плазмы и плазмы твердого тела, сопровождающихся продольными колебаниями электрического поля ;

характерной особенностью возбуждения плазмонов является так называемый плазмонный резонанс, последний позволяет регистрировать наночастицы далеко за границами дифракционного предела. Наноплазмоника – исследование, в частности, возможности передачи электромагнитного излучения вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний.

Н. Кустик.

Дендример – разветвленный полимер (каждый новый уровень звеньев приводит к кратному увеличению числа «ветвей»);

отдельные молекулы имеют шарообразную форму и размер от 1 до 10 нм;

потенциальная область применения – нанокапсулирование и адресная доставка лекарств в клетку.

О. Строительное сооружение, давшее название одному из «эффектов близости».

Туннель - проход под землей. По аналогии получил свое название туннельный эффект (туннелирование) - преодоление легкими частицами потенциального барьера в случае, когда их полная энергия (остающаяся при туннелировании неизменной) меньше высоты барьера ;

является основой работы сканирующего туннельного микроскопа – одного из главных методов исследования нанообъектов.

П. Коллоидная или высокомолекулярная система, очень часто используемая в быту для организации прочных взаимосвязей.

Клей - вещество или смесь, композиции на основе органических или неорганических веществ, способные соединять (склеивать) различные материалы, что обусловлено образованием прочной адгезионной связи между прослойкой клея и материалами соединяемых поверхностей.

Р. Приставка, которую можно использовать для обозначения массива из монодисперсных квантовых точек.

Сверх – префикс, со значением высшей степени проявления того, что названо мотивирующим именем существительным. Так, сверхрешетка твердотельная структура, в которой помимо периодического потенциала кристаллической решетки имеется дополнительный потенциал, период которого существенно превышает постоянную решетки. Например, трехмерное упорядочение монодисперсных наночастиц, в частности, квантовых точек.

С. Чувствительный элемент.

Сенсор – датчик, чувствительный элемент, преобразовывающий изменение химических или физических параметров в удобный сигнал;

например, газовые сенсоры резистивного типа на основе нанокристаллических полупроводниковых оксидов, величина электропроводности которых зависит от состава газовой фазы.

Т. Приставка, которую можно использовать для обозначения свойств поверхностей с «эффектом лотоса».

Супер – префикс, обозначающий высшее качество, высшую степень чего либо;

супергидрофобность («эффект лотоса») – практически полная несмачиваемость (поверхности), краевой угол при этом близок к 180о, то есть капля, находящаяся на такой поверхности, имеет практически сферическую форму. Данный эффект достигается формированием на поверхности нановорсинок (нановыступов), что значительно уменьшает площадь контакта капли с материалом.

У. То, что делает электрон фермионом и способствует развитию одного из модных направлений будущей электроники.

Спин - собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого;

спинтроника - область квантовой электроники, использующая эффект спинового токопереноса (спин-поляризованного транспорта) в гетероструктурах ферромагнетик-парамагнетик или ферромагнетик сверхпроводник. Особенно ярко этот эффект проявляется при формировании таких гетероструктур на наноуровне.

Ф. Набор элементов, дружно играющий заданную роль.

Ансамбль - согласованность, единство частей, образующих что-либо целое;

ансамбль наночастиц – одно из ключевых понятий в парадигме «синергетики объемного наноструктурирования метастабильных гетеросистем».

Х. Лекало.

Темплат – шаблон, заготовка, матрица;

темплатный синтез – самосборка синтезируемого материала в форме, повторяющей форму темплата-«шаблона»;

позволяет получать наноструктуры заданного размера и формы.

Ц. Частица, при облучении которыми могут самопроизвольно вспыхнуть одностенные углеродные нанотрубки.

Фотон - элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, квант электромагнитного поля ;

для квантовых точек энергию фотона, излучаемого в ходе рекомбинации электрон-дырочной пары, можно «регулировать», «управляя» шириной запрещенной зоны материала путем варьирования размеров частиц.

Ч. Подобен только самому себе.

Фрактал - это бесконечно самоподобная геометрическая фигура, каждый фрагмент которой повторяется при уменьшении масштаба;

например, фракталами хорошо описываются: динамика и турбулентность сложных потоков;

пламя;

поверхность пористых материалов и микрорельф.

Ш. Бытовой источник фуллеренов и графена.

Сажа - аморфный углерод, продукт неполного сгорания или термического разложения углеродсодердащих веществ в неконтролируемых условиях;

например, сажа, которая образуется в дуговом разряде с графитовыми электродами, содержит значительные количества фуллеренов и углеродных нанотрубкок.

Щ. Природный двумерный нанореактор.

Глина - мелкозернистая осадочная горная порода, состоит из одного или нескольких слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Благодаря слоистой структуре может рассматриваться как нанореактор, поскольку в пространстве между слоями возможно протекание реакций между интеркалироваными соединениями.

Э. Природный двумерный нанореактор.

Тальк - Mg3Si4O10(OH)2, минерал подкласса слоистых с иликатов (магний может замещаться Fe, Ni, Al, Cr);

обладает совершенной спайностью по {001};

между двойными кремнийкимлородными слоями (с ионами Mg и OH между ними) возможна интеркаляция реагентов с последующим взаимодействием между ними. Получаемые при этом структуру будут квази-двумерными, то есть данный минерал может рассматриваться как двумерный нанореактор.

Ю. Простейший тип углеродной нанотрубки.

Зигзаг (фр. zigzag) – ломаная линия;

тип прямых (ахиральных) углеродных нанотрубок (m=0 или n=0), полученных свертыванием графитового листа перпендикулярно грани шестиугольника (угол между гранью и направлением скручивания равен 30°);

если n или m кратно 3, такие трубки имеют металлический тип проводимости, во всех остальных случаях трубки-«зигзаг» – полупроводники.

Степанов Евгений Александрович Словарик 1. Роснанотех – государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий». Создана 10.07.2007. Цель – вывести РФ на ведущие позиции мирового рынка нанотехнологий. Основные задачи:

содействовать гос. политике в сфере нанотехнологий, развивать инновационную инфраструктуру, поддерживать проекты создания перспективных нанотехнологий и развивать наноиндустрию. Спонсор олимпиады.

2. Кантилевер – консоль, кронштейн, одна из основных частей сканирующего зондового микроскопа. С его помощью происходит «прощупывание» поверхности и лежащих на ней отдельных молекул, перемещать их, производить х имические опыты с очень малыми количествами вещества. Размеры консоли: толщина – 0,1-5 мкм, ширина – 10-40 мкм, длина – 100-200 мкм.

3. ?

4. Палладий – химический элемент №46, Mr=106,4, серебристо-белый металл, наиболее активный из металлов платиновой группы. Сп особен поглощать большие количества водорода, до 1000 объемов при н.у. В виде палладиевой черни широко применяется в качестве катализатора.

Хлорид палладия (II) применяется для открытия СО.

5. ?

6. ?

7. ОНЭКСИМ – частный инвестиционный фонд, созданный в мае М.Д.Прохоровым. В область интересов группы входят: водородная и традиционная энергетика, нанотехнологии, управление элитной недвижимостью, геологоразведка. Спонсор олимпиады.

8. Гном – трудолюбивое существо небольшого роста, живущее обычно под землей (в пещерах и норах). Занимается поиском сокровищ и сохранностью кладов. Символ первой олимпиады. Гном – это символ небольшого, но трудолюбивого существа. Привязанность к нанотехнологии – маленький размер, необычные свойства.

9. ?

10. Интеркалат – слоистое соединение включения. Интеркалаты образованы включением молекул вещества («гостя») в полости кристаллической решетки, образованной молекулами другого типа («хозяевами»).

Типичный пример – интеркалаты графита, с различными молекулами «гостями» (ионы металлов, молекулы фтора (монофторуглерод), и т.п.).

11. Если это свинец, то значит, что ответ «Ш» это кокс, а 10 не интеркалат.

Свинец – химический элемент №82, Mr=207,2, пластичный металл голубоватого цвета. Соединения свинца и сам свинец широко применяется для изготовления аккумуляторов, пуль и дроби, материалов для защиты от рентгеновского и -излучения, обкладки электрических кабелей, коррозионностойких материалов в химической промышленности.

12. Фуллерен (bucky-ball) – аллотропная модификация углерода, кластеры углерода с четным чис лом атомов, расположенных на поверхности многогранных полиэдров. Существуют различные представители: С 60, С70, и т.п. Фуллерены очень интересные структуры с точки зрения нанотехнологий, и они найдут (и уже даже нашли) применение в электронике, медицине, наномеханике, квантовых компьютерах и т.п.

13. Нейрон - структурная и функциональная единица ЦНС, способен принимать, обрабатывать, кодировать, хранить и передавать информацию, реагировать на раздражения, устанавливать контакты с другими нейронами и клетками органов. Т.е. своеобразная биологическая наносистема, с широким набором функций.

14. Графит – аллотропная модификация углерода. Представляет собой серую, жирную на ощупь массу. Каждый атом углерода в графите отдален от трех других атомов углерода на 142 пм, одн ако от четвертого своего соседа он уже значительно более удален, на 335 пм. В результате графит имеет слоистую структуру. Графит образует аддукты – включения другого химического соединения в пространство между слоями. Графит является источником получения н анотрубок, графена и т.п. Также используется в литиевых батареях.

15. По смыслу подходит жидкий кристалл, мезоген.

16. Цеолит – алюмосиликаты, а точнее производные от SiO2, в котором часть атомов Si замещена на Al. Цеолиты – это высокопористый материал, Все каналы цеолитов одинаковы по размерам (около 1 нм) и упорядочены. В полостях цеолитов располагаются катионы металлов. Цеолиты из -за большой удельной поверхности (до сотен м 2 на 1 грамм) эффективно применяются в катализе и адсорбции.

17. Кубит – квантовый бит. Основной компонент квантового компьютера. В настоящее время разработаны две конструкции квантового компьютера, в которых в качестве кубитов выступают либо ядерные, либо электронные спины. По расчетам ученых, при использовании большого количества кубитов, ква нтовые компьютеры по производительности на миллионы порядков превосходят современные компьютеры.

А. Экситон – водородоподобная квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы.

Если размер частицы меньше радиуса экситона, то экситон оказывается ограниченным в пространстве её размерами. Этот эффект нашел применение в квантовых точках.

Б. Вирус – микроорганизм, способный (за некоторым исключением) проходить через бактериальные фильтры;

не способен к росту или воспроизводству вн е живых клеток. Сегодня предполагают, что вирусы существуют на границе между живыми и неживыми мирами. Размеры вирусов колеблются от 20 до 400 нм, т.е. многие вирусы являются природными наночастицами.

В. Углеродные (в кроссворде не хватает одной клеточки д ля данного определения) одностенные нанотрубки. Или я не знаток УНТ.

Г. ?

Д. Чернь (платиновая) – порошок платины с размером частиц 20-40 мкм.

Хотя могут присутствовать частицы нанометровых размеров. Получают химическим восстановлением или термическим разложением гексахлорплатиновой кислоты и её солей. Широко применяется в качестве катализатора в химической, нефте- и газоперерабатывающей промышленности, автомобилестроении.

Е. Самосборка – процесс упорядочивания структуры в неизолированной системе под действием сил направленных на всю систему сразу. В настоящее время известны примеры самосборки молекул, нано- и даже микрочастиц. С помощью процессов самосборки получаются фотонные кристаллы, мезопористые структуры, пленки Ленгмюра-Блоджетт, кораллы, снежинки, и т.п.

Ж. ?

З. Иприт – ди( -хлорэтил)сульфид, горчичный газ, S(CH2CH2Cl)2. БОВ кожно-нарывного действия. Получают иприт взаимодействием тиодигликоля с HCl, реакцией этилена с хлоридами серы, а также реакцией винилхлорида с H2S. Является каталитическим ядом, т.к. содержит в своем составе серу, которая легко инактивирует многие катализаторы.


И. ?

К. Кластер – объединение нескольких однородных элементов, которое может рассматриваться как самостоятельная единица, обладающая определенными свойствами. Существуют различные формы кластеров:

молекулярные, безлигандные (газовые кластеры, фуллерены, кластеры золота), коллоидные (лиофильные и лиофобные), твердотельные, матричные (изолированные кластеры), сверхкластеры (кластеры из кластеров).

Нанокластеры применяют в катализе, а также используют их необычные оптические и электронные свойства.

Л. ?

М. Плазмон – квазичастица, отвечающая квантованию плазменных колебаний, которые представляют собой коллективные колебания свободного электронного газа. Плазмоны играет большую роль в оптических свойствах металлов. Плазмоны рассматриваются как средство передачи информации в компьютерных чипах, были также предложены как средство для литографии и микроскопии высокого разрешения.

Н. Дендример («дерево») – полимерное соединение, молекула которого имеет большое число разветвлений. Дендримеры с хелатными группами и ионами металлов используются в ЯМР;

Дендримеры содержащие в своих полостях лекарственные препараты используются в лечение и диагностике заболеваний.

О. Туннель – строительное сооружение, часто имеющее арочную форму.

Туннельный эффект – преодоление частицей потенциального барьера в случае, когда её энергия меньше энергетической высоты барьера. Широко встречается в природе и успешно используется в современных технологиях (сканирующий туннельный микроскоп, альфа-распад, термоядерный синтез, и т.п.).

П. Клей – коллоидная или высокомолекулярная система, способная скреплять между собой различные части. Клеящие свойства зависят от природы состава клея, склеиваемых поверхностей, размера клеящих частиц и т.п.

Р. ?

С. Сенсор – первичный преобразователь изменения среды в удобный для потребления сигнал. Используются для обнаружения, регистрации, измерения различных сигналов. Наносенсоры обладают способностью детектировать очень малые количества вещества, вплоть до нескольких молекул.

Т. Супер. Самоочищающаяся поверхность, покрытая микропупырышками высотой около 10 мкм (как и у лотоса), а сами пупырышки, в свою очередь, покрыты микроворсинками ещё меньшего размера, уменьшает адгезию воды и любых частичек размером более 10 мкм, так как они, попадая на неё, касаются поверхности лишь в нескольких точках. Т.о. такие поверхности не смачиваются водой и к ним не прилипают частицы пыли и грязи, размер которых больше размера микропупырышек.

У. Спин – собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и н е связанный с перемещением частицы как целого.

Спином называют также собственный момент импульса атомного ядра или атома;

в этом случае спин определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике) спинов элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы. Используются свойства спина в квантовых компьютерах.

Ф. Ансамбль – согласованность, единство частей, образующих что-либо целое. Например, так называемые супрамолекулярные ансамбли: мембраны, везикулы, дендримеры, мицеллы, клатраты, блоксополимеры.

Х. ?

Ц. Фотон – элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, квант электромагнитного поля. Не имеет массы покоя и электрического заряда. На свойствах фотона основаны фотоника и нанофотоника.

Ч. Фрактал – бесконечно самоподобная фигура, каждый фрагмент которой повторяется при уменьшении масштаба;

структура, состоящая из частей, подобных целому (Мандельброт). Фрактальные объекты обладают нецелочисленной размерностью. Этот факт связывает фракталы с наносистемами, многие из которых также обладают нецелочисленной размерностью, из-за своей иерархической самоорганизации. Яркий пример – дендримеры.

Ш. Сажа – аллотропная модификация углерода. Получается при термическом разложении многих газообразных (или переведенных нагреванием в газы) соединений углерода. В саже могут содержаться фуллерены, графен, карбин, нанотрубки и т.п. Широко применяют в качестве красителя, пигмента, для приготовления различных наполнителей.

Щ. Глина – продукт выветривания силикатных горных пород, связанного со значительным механическим раздроблением (до коллоидного состояния).

Составные части глины: Al2O3, SiO2, H2O. Особые свойства глин создаются составными частями, которые имеют слоистую структуру решетки, образованной шестичленными кольцами, состоящими из тетраэдров SiO4.

Они также обладают способностью к катионному обмену.

Э. Тальк – природный силикатный минерал, со слоистой структурой. Состав Mg3[Si4O10](OH)2. Имеет слоистую структуру решетки. Элементарная структура слоя [Si2O5]2-.

Ю. Виксер – нитевидный кристалл с диаметром от 1 до 10 мкм и отношением длины к диаметру больше 1000. Виксеры гораздо прочнее обычных кристаллов, обладают поразительной гибкостью, коррозионной стойкостью и кристаллографической анизотропией свойств. Используются как армирующие волокна, развивается использование виксеров в качестве острия для АСМ и МСМ, электронике и оптике («квантовые нити », суперионные проводники и т.п.).

Чеканова Анастасия Евгеньевна Ответы на вопросы кроссворда 1. Роснанотех - государственная корпорация, созданная как некоммерческая организация для координирования проектов, связанных с развитием нанотехнологий в России. Официально создана 19 июля г.

2. Кантилевер – кронштейн, одна из основных частей сканирующего зондового микроскопа.

3. Капсид – белковая оболочка вируса.

4. Палладий – переходный металл платиновой группы, основное применение как катализатор, в процессах гидрогенизации жиров и крекинге нефти.

5. Тананаев – Танаев Иван Владимирович - советский химик, академик АН СССР, ученый в области неорганической и аналитической химии.

6. Гибридная – Гибридизация орбиталей — процесс смешения разных, но близких по энергии орбиталей данного атома, с возникновением того же числа новых гибридных орбиталей, одинаковых по энергии и форме.

7. Онэксим – «Группа ОНЭКСИМ» - это частный инвестиционный фонд, созданный в 2007 году бизнесменом Михаилом Прохоровым.

8. Гном – символ первой интернет олимпиады по нанотехнологиям - 2007.

9. Пирографит – материал, устойчивый к воздействию тепловых ударов, при температурах выше 2500°С его механическая прочность выше, чем у всех других известных материалов.

10. Интеркалят – продукт интеркаляции, под интеркаляцией понимают процесс внедрения атомов в решетку.

11. Анилин – представляет собой бесцветную маслянистую жидкость с характерным запахом. На воздухе быстро окисляется и приобретает красно-бурую окраску. Ядовит.

12. Фуллерен – одна из множества форм существования углерода (молекулы C60 и C70 и др.).

13. Нейрон – нервная клетка.

14. Графен – одна плоскость графита, отделённая от объёмного кристалла.

15. Мезофаза (жидкий кристалл) – вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия).

По структуре ЖК представляют собой жидкости, похожие на желе, состоящие из молекул вытянутой формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности.

16. Цеолит – семейство минералов, водных алюмосиликатов кальция, натрия, калия, бария. Кристаллическая решетка состоит из тетраэдров SiO4 и AlO4, которые образуют основную структуру кристалла. Кристаллы пронизаны "каналами" и пустотами в которых в связанном состоянии находятся ионы (в основном, катионы: как-то натрий, калий и кальций), которые легко заменяются другими ионами, находящимися вблизи от них.

17. Кубит – q-бит, квантовый разряд, наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

А. Экситон— водородоподобная квазичастица, представляющая собой электронное возбуждение в диэлектрике или полупроводнике, мигрирующее по кристаллу и не связанное с переносом электрического заряда и массы.

Б. Вирус – (от лат. virus — яд) — микроскопическая частица, способная инфицировать клетки живых организмов.

В. Хиральные - Хиральность отсутствие симметрии относительно правой и левой стороны.

Г. ?

Д. Чернь – мелкодисперсный порошок (размеры крупинок около 25-40 мкм) металлической платины, обладающий высокой каталитической активностью.

Е. Самосборка –метод формирования наноструктур без постороннего вмешательства со стороны.

Ж. Клатрат – соединения включения. Образованы включением молекул вещества («гостя») в полости кристаллической решётки, образованной молекулами другого типа («хозяевами») (решётчатые клатраты), либо в полость одной большой молекулы-хозяина (молекулярные клатраты).

З. Иприт – газ S(CH2CH2Cl)2 токсическим отравляющим веществом кожно нарывного действия.

И. Спинодаль - геометрическое место граничных точек метастабильных состояний.

К. Кластер - группа близко расположенных, тесно связанных друг с другом атомов, молекул, ионов, иногда ультрадисперсные частицы.

Л. Пиннинг – удержание на месте ядра вихря Абрикосова в сверхпроводниках второго рода. Чаще всего удержание вихря происходит за счет дефекта в кристаллической решетки, нановключения и нанофлуктуациях состава.

М. Плазмон - квазичастица, отвечающая квантованию плазменных колебаний, которые представляют собой коллективные колебания свободного электронного газа.

Н. Дендример – полимерные соединения, молекулы которых имеют большое число разветвлений.

О. Туннель - Туннельный эффект - преодоление частицей потенциального барьера в случае, когда её полная энергия (остающаяся при туннелировании неизменной) меньше высоты барьера.

П. Клей - вещество или смесь, композиции на основе органических или неорганических веществ, способные соединять (склеивать) различные материалы. Склеивание обусловлено образованием прочной адгезионной связи между прослойкой клея и материалами соединяемых поверхностей.

Р. Сверх – приставка для обозначения массива из монодисперсных квантовых точек.

С. Сенсор –первичный преобразователь физических или химических параметров в удобный для использования сигнал.

Т. Супер- приставка, которую можно использовать для обозначения свойств поверхностей с «эффектом лотоса».

У. Спин – собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого.

Ф. Ансамбль - согласованность, единство частей, образующих что-либо целое.

Х. Темплат – (в переводе с английского матрица, шаблон) вещество, которое задает форму и размеры конечной наноструктуры.

Ц. Фотон – элементарная частица, переносящая электромагнитное взаимодействие, квант электромагнитного поля.

Ч. Фрактал - бесконечно самоподобная геометрическая фигура, каждый фрагмент которой повторяется при уменьшении масштаба.

Ш. Сажа – аморфный углерод, продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов в неконтролируемых условиях.

Щ. Глина - мелкозернистая осадочная горная порода состоящая из нескольких минералов группы каолинита 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Аl2О3) и 14 % воды (Н20).

Э. Тальк - Mg3Si4O10(OH)2, минерал, кристаллическое вещество. Представляет собой жирный рассыпчатый порошок.

Ю. Зигзаг – тип углеродной нанотрубки с хиральностью (m,n), где m или n равно нулю.

Викторины Викторина очного тура (составлена на основе идей проф. А.Ремпеля (Екатеринбург), В.Еремина (Москва)) Инструкции по решению викторины:

1. Блок задач c пометкой «школьники» решают в обязательном порядке только «школьники» и «абитуриенты». Остальные задачи ими решаются по желанию, а баланс правильных и неправильных ответов на остальные вопросы учитывается в пользу участника при равенстве баллов за ответы на «школьный» блок с остальными участниками своей возрастной группы.

2. Все остальные участники отвечают на произвольное число вопросов по их желанию, при этом ответы на «школьные» вопросы учитываются только при равенстве баллов за основные ответы с участниками – «конкурентами».

3. На каждый вопрос существует единственно верный ответ.

4. На вопросы викторины можно ответить только один раз (результаты выбора ответов являются окончательными).

1. Школьники. По мотивам задачи «Нанокластерный катализ». Ниже приведены механизмы пяти реакций. Укажите те из них, которые являются каталитическими.

2NO =(NO)2, (NO)2 + O2 =2NO • O3 =O + O2, O + O3 = 2O • I2 =2I, 2I + H2 =2HI • C2H4 + H+= C2H5+, C2H5+ + C6H6 = C6H6C2H5+, C6H6C2H5+=C6H5C2H5 + H+ • 2Fe + 1.5O2 = Fe2O • Правильный ответ:

C2H4 + H+= C2H5+, C2H5+ + C6H6 = C6H6C2H5+, C6H6C2H5+=C6H5C2H5 + H+ Вещество (протон) возвращается в свое "исходное состояние".

2. Школьники. По мотивам задачи «Водородная энергетика». Сколько теплоты можно получить при сжигании водорода, полученного из 1 кг углеродных нанотрубок, содержащих 6,5 мас.% водорода? Для реакции H2 + O2 = H2O тепловой эффект равен 286 кДж/моль H2.

9.3 кДж • 93 кДж • -93 кДж • 9300 кДж • водород сгорать не будет, потому что защищен инертными углеродными • нанотрубками Правильный ответ: 9300 кДж 3. Школьники. По мотивам задачи «Энтальпия образования...». Энтальпия какой из указанных реакций равна энтальпии образования фуллерена C60?

60 CH4 + 120 O2 = C60 + 120 H2O • 60 C(графит) = C • нанотрубка C600 = 10 C • C60 + 60 O2 = 60 CO • 60 CO2 + 120 H2 = C60 + 120 H2O • Правильный ответ: 60 C(графит) = C 4. Школьники. По мотивам задачи «Липосомы...». Укажите, какие вещества входят в состав липосом.

• белковые молекулы • РНК • липиды • ПАВ • Углеводы Правильный ответ: липиды 5. Школьники. Кто изобрел термин «серая слизь»?

• Рейган • Клинтон • Фейнман • Бредбери • Дрекслер Правильный ответ: Дрекслер 6. Школьники. В какое время появились термины «Наноматериалы» и «Нанотехнологии»?

• Они были еще со времен алхимиков • В середине XX века • В конце XX века • В начале XXI века • Их своими опытами фактически ввел М.В.Ломоносов Правильный ответ: В конце XX века 7. Школьники. Какой из перечисленных способов не используется при получении наноматериалов ?

• Ковка • Кручение • Высокотемпературный отжиг • Помол • Низкотемпературный отжиг Правильный ответ: Высокотемпературный отжиг 8. Школьники. К акие из перечисленных объектов имеют нанометровые размеры?

• Вирусы • Микробы • Бактерии • Муравьи • Молекулы аминокислот Правильный ответ: Вирусы 9. Школьники. Какое из соотношений линейных размеров является наибольшим?

• Высота «высотки МГУ» со шпилем к «росту» воробья • Размер МЭМС к размеру наноробота • Размер квантовой точки к размеру монокристалла • Размер атома к размеру наночастицы Правильный ответ: Размер квантовой точки к размеру монокристалла 10. Школьники. Какова размерность квантовой точки?

• • • • нулевая • фрактальная Правильный ответ: нулевая 11. Школьники. Чему подобен электронный спектр N(E) квантовой точки?

• Спектру полупроводника • Спектру металла • Спектру отдельного атома • Спектру молекулярного комплекса Правильный ответ: Спектру отдельного атома 12. Школьники. К какой группе методов относится атомно-силовая микроскопия?

• Зондовая микроскопия • Поляризационная микроскопия • Оптическая микроскопия ближнего поля Правильный ответ: Спектру отдельного атома 13. Школьники. Частью какого электронного микроскопа является кантилевер?

• Сканирующего туннельного • Атомно-силового • Просвечивающего высокого разрешения • Оптического • Ионного Правильный ответ: Атомно-силового 14. Школьники. Что не мешает применению фуллеренов в медицине Гидрофобность • Высокая цена • Наличие ароматической системы связей углерод-углерод • Малоизученность процессов взаимодейстия наночастиц с живой • материей Правильный ответ: Наличие ароматической системы связей углерод-углерод 15. Школьники. Какие из данных веществ принципиально не могут быть использованы для создания нанолазеров ZnO • CdSe • Si • SiO • ZnS • Правильный ответ: SiO2;


SiO2 - диэлектрик 16. Школьники. Какие из приведенных ниже материалов обладают наибольшей удельной прочностью на разрыв?

• Паутина • Шелковая нить • Одностенные углеродные нанотрубки • Стальной трос • Нановискеры селена Правильный ответ: Одностенные углеродные нанотрубки 17. Школьники. Для каких веществ невозможно получить наночастицы • Золото • Ксенон • Нестехиметрический диоксид урана • Гидрид палладия • Лед Правильный ответ: Ксенон 18. Школьники. «Форсайт» - это:

• Английский писатель • Американский политик, лоббировавший нанотехнологическую инициативу • Способ прогнозирования • Резкий биржевой дефолт • Способ синтеза гидрофобных квантовых точек Правильный ответ: Способ прогнозирования 19. Какой из указанных ниже материалов относят обычно к категории катодных в литиевых аккумуляторах • Графит • Германий • Диоксид титана • Пентаоксид ванадия • Платина Правильный ответ: Пентаоксид ванадия 20. Какой из уазанных ниже материалов не будет выступать в качестве электрокатализаторов для топливных элементов?

• Платина • Осмий • Родий • Рубидий • Рутений Правильный ответ: Рубидий 21. Что такое «стандартное состояние» для наноматериалов?

Не определено • 0 град.С, 101325 Па • 300К, 1 атм.

• Состояние с монодисперсными частицами • • Равновесное состояние Правильный ответ: Не определено 22. По какой модели следует считать величину пористости при ее анализе методом капиллярной адсорбции азота?

• Модель Лившица-Слезова • Метод Ленгмюра • Метод Брунауера-Эммета-Теллера • Метод Баррета-Джойнер-Халенды • Метод «трех сигм»

Правильный ответ: Метод Баррета-Джойнер-Халенды 23. Какова может быть роль роданида меди (I) в солнечной батарее, содержащей фуллерен, диоксид титана и ITO • Генератор экситонов • Источник электронов • «Ловушка» дырок • Сенсибилизатор • Широкозонный полупроводник Правильный ответ: «Ловушка» дырок 24. Как из нанокристаллического кремния сделать белый светодиод «на квантовых точках»

• За счет «срыва» эпитаксии и самоорганизации квантовых точек в CVD осаждении • При получении сверхрешеток по планарной технологии • При осаждении квантовых точек контролируемого размера электроспиннингом на поверхность высоколегированного кремния • Роснанотех за такую бредовую идею денег не заплатит Правильный ответ: Роснанотех за такую бредовую идею денег не заплатит 25. В каких из устройств не используется «туннельный эффект»?

• SQUID- магнетометр • МРТ-томограф • СТМ-микроскоп • Датчик Холла • Спиновый клапан Правильный ответ: Датчик Холла 26. Какие из приведенных ниже наночастиц не могут быть использованы для магнитоуправляемой доставки лекарств?

• Платиновая чернь • Маггемит • Гексаферрит стронция • Манганит лантана – стронция Правильный ответ: Платиновая чернь 27. Какой из комплексов платины может обладать противоопухолевой активностью • Соль Пейроне • Соль Магнуса • Соль Жерара • Соль Клеве Правильный ответ: Соль Пейроне 28. Гипотетически, какие функционализированные квантовые точки хуже всего использовать для маркировки клеточных структур • Водорастворимые, на основе сульфида цинка, легированного марганцем • Теллурид ртути, в оболочке из олеиновой кислоты • Водорастворимые, на основе селенида кадмия, легированного марганцем • Нанокристаллический кремний Правильный ответ: Теллурид ртути, в оболочке из олеиновой кислоты 29. Какое их следующих определений наиболее точно отражает суть понятия «Наноматериалы» ?

Наноматериалы – это материалы с малым размером частиц • Наноматериалы – это материалы с размером частиц от 1 до 100 нм • Наноматериалы – это материалы с субмикронным размером частиц • Наноматериалы – это ультрамелкозернистые материалы • Наноматериалы – это материалы, на свойствах которых сказывается • размерный эффект Правильный ответ: Наноматериалы – это материалы, на свойствах которых сказывается размерный эффект 30. Какое из следующих определений наиболее точно отражает суть понятия «Нанотехнологии» ?

• Нанотехнологии – это способы получения наноматериалов • Нанотехнологии – это способы получения наноматериалов, способы оперирования с нанообъектами и методы создания наноустройств.

• Нанотехнологии – это совокупность методов исследования структуры материалов на масштабе нескольких нанометров Правильный ответ: Нанотехнологии – это способы получения наноматериалов, способы оперирования с нанообъектами и методы создания наноустройств.

31. Какая из перечисленных технологий не способна создать наноматериалы?

• Ультрафиолетовая литография • Горячая прокатка • Химическое осаждение из газовой фазы • Пластическая деформация • Помол в планетарных мельницах Правильный ответ: Горячая прокатка 32. Что происходит с металлом после его интенсивной пластической деформации?

• Металл становится полупроводником • Металл разрушается • Изменяется микротвердость металла Правильный ответ: Изменяется микротвердость металла 33. Какой из перечисленных физических методов не используются при исследовании структуры наноматериалов?

• Просвечивающая электронная микроскопия • Растровая электронная микроскопия • Рентгенодифракционный метод • Магнито-силовая микроскопия • Кулонометрия Правильный ответ: Кулонометрия 34. Для чего может быть использована сверхпластичность наноматериалов?

• Для теплого прессования плотных беспористых керамик • Для холодного формования готовых изделий • Для горячего изостатического прессования заготовок Правильный ответ: Для теплого прессования плотных беспористых керамик 35. Какие методы не используются для получения наноматериалов ?

• Химическое осаждение • Интенсивная деформация методом кручения под гидростатическим давлением • Плазмохимический синтез • Мокрый помол в планетарной шаровой мельнице • Высокотемпературный твердофазный синтез Правильный ответ: Высокотемпературный твердофазный синтез 36. Каким образом уменьшение размера шаров от 10 до 3 мм, используемых для дезинтеграции крупнокристаллических порошков в шаровых планетарных мельницах, влияет на конечный размер частиц получаемых нанопорошков ?

• Приводит к уменьшению размера наночастиц • Приводит к увеличению размера наночастиц • Не влияет на размер наночастиц Правильный ответ: Приводит к уменьшению размера наночастиц 37. На какие характеристики рентгеновского дифракционного спектра влияет малый размер зерен (частиц)?

• Положение дифракционных отражений • Ширина дифракционных отражений • Появление новых дифракционных отражений Правильный ответ: Ширина дифракционных отражений 38. С помощью какого из перечисленных методов можно получить тонкие пленки?

• Самораспространяющийся высокотемпературный синтез • Осаждение из коллоидных растворов • Кручение под давлением Правильный ответ: Осаждение из коллоидных растворов 39. Какой из перечисленных методов применяется для получения нанокристаллических порошков?

• Термическое разложение • Кристаллизация аморфных сплавов • Электроосаждение Правильный ответ: Термическое разложение 40. Что такое квантовая яма?

• Квазиодномерная наноструктура • Выемка диаметром 100-150 нм и глубиной ~10-20 нм на поверхности подложки • Нанометровый слой полупроводникового вещества Правильный ответ: Нанометровый слой полупроводникового вещества 41. Какая из указанных технологий применяется как нанотехнология в современной электронике?

• Электровзрыв • Электронно-лучевая литография • Атомно-вакансионное упорядочение Правильный ответ: Электронно-лучевая литография 42. Какой из указанных методов применяется для определения размера нанометровых частиц?

• Рентгенодифракционный • Нейтроно-активационный • Масс-спектроскопический Правильный ответ: Рентгенодифракционный 43. Для исследования каких материалов используется сканирующая (растровая) туннельная микроскопия?

• Полупроводники • Металлы • Диэлектрики Правильный ответ: Металлы 44. Какая из указанных операций используется в методе молекулярно лучевой эпитаксии для получения наногетероструктур?

• Растворение • Испарение • Пропитка • Травление Правильный ответ: Испарение 45. Какая из перечисленных методик не имеет отношения к литографии как нанотехнологии?

• Электронно-лучевая • Оптическая • Ионно-трековая • Голографическая • Ультрафиолетовая • Рентгеновская Правильный ответ: Испарение 46. Какой из указанных методов определения размера малых частиц является прямым?

• Лазерная седиментация • Электронная микроскопия • Фотонно-корреляционная спектроскопия Правильный ответ: Электронная микроскопия 47. Какое из следующих утверждений верно в наибольшей степени ?

• Количество атомов в квантовой точке должно быть меньше тысячи • Диаметр экситона должен быть намного меньше размеров квантовой точки • Квантовая точка должна иметь форму шара • Диаметр экситона должен быть сравним с размером квантовой точки Правильный ответ: Диаметр экситона должен быть сравним с размером квантовой точки 48. Как получают ультрадисперсный алмазный порошок?

• Методом испарения и конденсации • Детонационным синтезом • Плазмохимическим синтезом • Механохимическим синтезом Правильный ответ: Детонационным синтезом 49. Какие физические силы не учитываются в седиментационном методе измерения размеров малых частиц?

• Гравитационные силы • Силы трения, связанные с вязкостью • Силы Ван-дер-Ваальса • Выталкивающая сила Правильный ответ: Силы Ван-дер-Ваальса 50. Кому и когда присуждена Нобелевская премия за работы в области высокодисперсных систем?

• Сведбергу в 1929 г.

• Ландау в 1962 г.

• Гинзбургу в 2004 г.

• Прохорову в 1964 г.

Правильный ответ: Сведбергу в 1929 г.

51. Из каких веществ не получают нанотрубки ?

• Углерод.

• Дихалькогениды MX2 (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Re;

X = S, Se, Te).

• Халькогениды InS, ZnS, Bi2S3¬, CdS, CdSe, Ag2S.

• Нитрид, карбид и карбонитрид бора.

• TiO2;

VO2;

V2O5.

• Вода Правильный ответ: Вода 52. Какие из следующих эффектов нельзя отнести к химическим размерным эффектам ?

• Катализ на малых металлических частицах (Pd, Pt, Rh), • Снижение температуры начала твердофазных реакций (MgO + Nb2O5 = MgNb2O6) на 100-200 K и более.

• Суперпарамагнитный эффект Правильный ответ: Суперпарамагнитный эффект 53. Назовите химические методы, которые не используются для получения малых частиц и нанокристаллических порошков.

• Термическое разложение (пиролиз) в газовой фазе и в растворах • Термическое восстановление • Плазмохимический синтез • Осаждение из коллоидных растворов • Титрование Правильный ответ: Титрование 54. Если пересыщение - есть отношение ионного произведения IP к произведению растворимости Ksp, то как меняется вероятность образования зародышей наночастиц труднорастворимых соединений с увеличением IP/Ksp?

• Возрастает • Убывает • Не меняется.

Правильный ответ: Возрастает 55. Глаз человека замечает осадок в растворе при содержании в 1 миллилитре раствора 10-5 грамм твердого вещества. Можно ли заметить образование осадка, состоящего из наночастиц хлорида свинца PbCl2, если в пробирке смешать 1 мл 0.001 М раствора Pb(NO3)2 и 2 мл 0.001 М раствора NaCl ?

Произведение растворимости хлорида свинца равно 1.6*10-5.

• Можно • Нельзя • Только в ультрафиолетовом свете • Только в инфракрасном свете • Только с использование очков, поляризующих видимый свет Правильный ответ: Нельзя 56. Для синтеза наночастиц методом обратной мицеллы приготовили седиментационно устойчивую, разбавленную обратную эмульсию “вода Н2О/бензол С6Н6” с массовой долей бензола ~99.9 %. Температуры кипения и кристаллизации бензола при нормальном атмосферном давлении равны, соответственно, tкип(С6Н6) = 80.1°С, tкр(С6Н6) = 5.5 °С. Какова максимальная температура проведения синтеза ?

• Немного больше 80.1 °С • Равна 100 °С • Немного меньше 80.1 °С • Равна 80.1 °С • Меньше 5.5 °С Правильный ответ: Немного меньше 80.1 °С 57. Для синтеза наночастиц методом обратной мицеллы приготовили седиментационно устойчивую, разбавленную обратную эмульсию “вода Н2О/бензол С6Н6” с массовой долей бензола ~99 %. Температуры кипения и кристаллизации бензола при нормальном атмосферном давлении равны, соответственно, tкип(С6Н6) = 80.1°С, tкр(С6Н6) = 5.5 °С. Каким образом будет изменяться температурный интервал проведения синтеза при незначительном уменьшении массовой доли бензола в обратной эмульсии ?

• Незначительно расширяться • Незначительно сужаться • Оставаться неизменным Правильный ответ: Незначительно расширяться 58. Как формируют слой «самоорганизующихся» квантовых точек на поверхности подложек?

• Метод CVD • Метод Лэнгмюра-Блоджетт • Метод ALD • Жидкофазная эпитаксия Правильный ответ: Метод CVD 59. Каким методом нельзя определить размеры наночастиц?

• ИК • ПЭМ • Динамическое светорассеяние • Рентгеновская дифракция • Термогравиметрия Правильный ответ: Термогравиметрия 60. Капсид – это...

• «Вектор» для доставки лекарств • Ингибитор коррозии наночастиц • Нанотрубка, закрытая с одного конца «крышечкой»

• Вирус Правильный ответ: «Вектор» для доставки лекарств 61. Кантилевер – это....

• «Уровень», определяющий горизонтальность положения приборов на плоскости • Микроскопический «зонд»

• Электронный уровень с инверсной заселенностью в полупроводниковых лазерах • Метрологический шаблон, изготовленный по кремниевой технологии Правильный ответ: Микроскопический «зонд»

62. Кто предложил использовать «координату дисперсности» в описании и интерпретации корреляцонных зависимостей между составом, структурой и свойствами веществ и материалов:

• Тананаев • Ребиндер • Дрекслер • Фейнман • Ломоносов Правильный ответ: Тананаев 63. Дисперсоид – это:

• Любой тип коллоидного раствора • Один из типов ионных проводников • Каталитическая система • Дисперсионно-упрочненный сплав • Тиксотропная система Правильный ответ: Один из типов ионных проводников 64. Бакминстерфуллерен назван так • В честь одноименной провинции в Германии • В честь замка во Франции • По имени человека (инженера и дизайнера) • По имени первооткрывателя Правильный ответ: По имени человека (инженера и дизайнера) 65. Какова обычная форма наночастиц платины • Глобулы • Иглы или пластинки • Октаэдр или куб • Эллипсоид • Икосаэдр Правильный ответ: Икосаэдр 66. Какое из приведенных ниже названий не связано с обозначениями типов углеродных трубок • Зигзаг • Кресло • Многостенные • Открытые • Изолированные Правильный ответ: Изолированные 67. Электронный спектр экситона можно уподобить • Электронному спектру плазмона • Водородоподобному атому • Тяжелым возбужденным молекулам (типа йода) • Синглетному кислороду Правильный ответ: Водородоподобному атому Викторина для юных нанотехнологов Фестиваль науки - праздник. Праздник - это радость знания и радость бытия.

А, с другой стороны, хочется не только знать и уметь, но и еще и отдохнуть душой, окунуться в атмосферу, сменить обстановку и пр. Вот мы и решили все это вместе совместить. Чтобы можно было никуда не ходить, чтобы было весело, чтобы праздник пришел, а знания никуда не ушли. Иными словами, Вашему вниманию предлагается шуточная викторина. Всего 10 вопросов! У каждого - один верный ответ. Проверьте свои интуитивные знания. И даже если ошибетесь случайно - этого никто не увидит, не заметит, и вообще важно не это, а что наука - это праздник.

Да здравствует Фестиваль!

Все вокруг говорят о квантовых точках, что, мол, они почти все могут. Что же это такое, «квантовая точка»?

большой атом с магическим числом нуклонов • маленькая молекула с многоцентровыми связями • пылинка полупроводника • соринка в сверхпроводнике 2 рода • • микрократер, оставленный алмазным индентором атомно-силового микроскопа Правильный ответ: пылинка полупроводника Под квантовой точкой, как правило, понимают наночастицу (обычно кристаллического строения), обладающую полупроводниковыми свойствами.

Именно поэтому (то есть в силу наноразмера) такую частицу называют «точкой». Квантовая она потому, что уровни, слившиеся в зоны в объемном полупроводнике, дискриминируются и дают возможность провести аналогию квантовой точки с «искусственным атомом» (так ее называл нобелевский лауреат Жорес Иванович Алферов).

Мистическое и злобное существо «гном» можно рассматривать как символ нанотехнологийПочему? Потому что он:

злой • маленький • богатый • скрытный • • все вышеперечисленно Правильный ответ: маленький Приставка «нано» (одна миллиардная) происходит от греческого «нанос», то есть «гном, карлик» - «маленький» иными словами 3. Завод А произвел 1000 т нанопорошка для зубной пасты по цене 3 копейки за грамм, а завод Б - 123 тонны нанопорошка для крема обуви "Киви" по цене рубль за килограмм. Сколько составит финансовая выручка от продажи высокотехнологичной продукции мирового уровня для обоих заводом?

нисколько • несколько • 1123 тонны • 10 рублей • больше 1000 рублей • Правильный ответ: нисколько поскольку нанопорошки для зубной пасты и крема для обуви пока не являются высокотехнологической продукцией и вообще не относятся к области наноматериалов 4. Что такое “кантилевер»?

важная часть АСМ • штатная часть медицинского наноробота • золотая игла акупунктурной наномедицины • форма существования нитевидных кристаллов • • нановесы Правильный ответ: важная часть АСМ Кантилевер (cantilever) – консоль, кронштейн, одна из основных частей сканирующего зондового микроскопа 5. Что такое «кубит»?

кубический бит • единица измерений расстояний в наномире • элемент квантового компьютера • одно из четырех квантовых чисел электрона • поток магнитного поля в устройствах спинтроники • Правильный ответ: элемент квантового компьютера Внутренние состояния нейтральных атомов, находящихся в узлах решетки при температуре ~ 10 мкК, предполагается использовать в качестве логических состояний квантовых битов (кубитов) для проведения квантовых вычислений.

6. Американский физик Фейнман призывал исследовать то, где много места.

Его много где?

у нас • у них • вверху • внизу • побоку • Правильный ответ: внизу Конечно, упомянутое выражение встречалось впервые в лекции Ричарда Фейнмана «Там внизу много места» (1959) ("There’s plenty of room at the bottom"), в которой будущий нобелевский лауреат немножко пофантазировал на тему использования атомов в качестве «стройматериалов».

7. Многие ученые упоминают в своих статьях аббревиатуру SQUID (кальмар по - английски). Что же это такое?

• действительно кальмар (морская тварь) • прибор для точного измерения величины магнитного потока • улучшенный ампервольтметр • • прибор для измерения температуры холодной плазмы • метод получения планарных наноматериалов Правильный ответ: прибор для точного измерения величины магнитного потока Аббревиатура переводится как Superconducting Quantum Interferometer Device, это устройство, использующее эффект туннелирования сверхпроводящих носителей заряда (куперовской пары) через тонкую диэлектрическую прослойку (эффект Джозефсона), что позволяет почувствовать даже единичный квант магнитного поля, проникший ч ерез контур (рамку с джозефсоновским контактом). Именно приборы такого класса позволяют эффективно определять магнитные свойства наноматериалов в силу своей уникально высокой чувствительности.

8. Когда солдаты идут в ногу по мосту, мост раскачивается и па дает из-за резонанса. Резонанс – вообще страшное явление, разрушительное. А с какими классами химических веществ связан плазмонный резонанс?

с углеродными наноматериалами • с биополимерами • с металлами • с тонкопленочными гетероструктурами на сапфире, генерирующими • вторую гармонику • с наноалмазами Правильный ответ: с металлами В физике плазмоном называется квазичастица, являющаяся квантом плазменных колебаний (например, электронного газа в металлах), аналогично тому, как фотон и фонон являются квантами световой и звуковой волн соответственно. Плазмон может взаимодействовать с фотоном, образуя квазичастицу поляритон. Так называемые поверхностные плазмоны полностью локализуются на поверхности. Поверхностный плазмонный резонанс может быть использован в оптической обр аботки сигналов, поверхностной спектроскопии и сенсорной нанотехнологии.

9. Анализ величины «двумерного давления» при получении наноматериалов важен в технологии • получения плоских фракталов путем микровзрыва • при сборе нефтяной пленки у берегов Ирландии • при анализе оптически-чистых кристаллов с эффектом двулучепреломления • при движении фронта кристаллизации в градиенте магнитного поля • при получении пленок методом Лэнгмюра-Блоджетт.

Правильный ответ: при получении пленок методом Лэнгмюра-Блоджетт.

В данном ме тоде используется так называемая ленгмюровская ванна с растворителем.

На поверхность растворителя помещается капля поверхностно-активного вещества. Рабочая площадь ванны ограничена подвижными барьерами - с их помощью площадь можно менять. Амфифильные моле кулы вещества имеют гидрофобный “хвост” (чаще всего зигзагообразную углеводородную цепочку) и гидрофильную “голову” (например, гидроксильную группу). Благодаря такому строению они не тонут в воде и ориентируются единообразно относительно поверхности - “хвостами” вверх. Концентрация раствора рассчитывается таким образом, чтобы молекулы исследуемого вещества (после испарения растворителя) плавали свободно. Следующий этап –формирование конденсированного монослоя с помощью подвижного барьера - осуществляется за счет уменьшения рабочей площади ванны. Для характеризации структуры монослоя строят изотерму сжатия - зависимость размера площади, приходящейся на одну молекулу, от поверхностного давления (регистрируется изменяющаяся площадь рабочей поверхности ванны и с помощью весов Вильгельми измеряется соответствующее поверхностное давление).Изучив фазовое состояние монослоя данного вещества, можно понять, в каком диапазоне параметров эксперимента удастся получить монослои с заранее заданной структурой, чтобы потом в виде пленки перенести их на подложку.

10. Нанотрубки из дисульфида молибдена могут применяться в • военных нанотехнологиях в качестве отравляющего вещества • в медицине в качестве смазки при протыкании человека специальными иглами • в гоночном автомобилестроения в качестве дисперсионного топлива • в быту в качестве излучающего слоя люминесцентных ламп • нигде, так как таких трубок вообще не существует.

Правильный ответ: в медицине в качестве смазки при протыкании человека специальными иглами Как известно, графит и спользуется в виде твердой смазки.

Нанотубулярные дисульфиды молибдена и вольфрама в этом отношении обладают еще более перспективными характеристиками. Их можно использовать не только в подшипниках или как присадку к смазочным маслам:

еще одна возможность – использование в качестве смазки при хирургических операциях с участием пунктирующих наконечников или катетеров. В этом случае хирургический инструмент проникает в человеческий организм «как по маслу», без боли, по крайней мере, с использованием меньшей дозы анестетика.

Вторая важная область практического применения – устройства наноионики и создание новых поколений литий-ионных аккумуляторов. Доказана также эффективность применения сульфидных нанотубуленов в качестве катализаторов – специфических веществ, в тысячи раз ускоряющие химические превращения – такие материалы незаменимы в тонком органическом синтезе.

11. Какое из перечисленных ниже явлений связано с метаматериалами?

Обратный эффект Доплера • Суперлинза для преодоления дифракционного барьера • Шапка-невидимка • Обратный эффект Вавилова-Черенкова • Всё вышеперечисленное • Правильный ответ: Всё вышеперечисленное К метаматериалам относят материалы со специальными оптическими свойствами, определяемыми на уровне наноскопических размеров.

Метаматериалы обладают отрицательным индексом преломления света.

Впервые на возможность существования таких материалов и их свойства указал в 1968 году советский физик В.Г. Веселаго. Позднее, в конце 90х годов 20го века, английский физик сэр Джон Пендри разработал теорию распространения электромагнитных волн в метаматериалах.

Да здравствует альтернативная энергетика!

В настоящее время одними из перспективных устройств получения электрической энергии для широкого применения являются топливные элементы (ТЭ), работы по созданию которых активно ведутся во всем мире, в том числе и в нашей стране. В следующем году исполнится уже 170 лет с момента создания первого из перспективного семейства так называемых топливных элементов, которые являются важной составляющей частью активно развивающейся альтернативной энергетики, призванной решить такие глобальные задачи, как борьба с "энергетическим голодом" и экологические проблемы. Ниже приводится ряд простых вопросов, которые позволят Вам проверить свои базовые представления об источниках тока Будущего и использовании в них наноматериалов.

Группа ОНЭКСИМ - Норильский Никель при поддержке Российской Академии Наук и Национальной Инновационной Компании "Новые энергетические проекты" (НИК-НЭП) - являются спонсорами второй Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям.

1. Почти 170 лет назад был сделан шаг, способный изменить энергетику будущего и нашу повседневную жизнь - изобретен топливный элемент. Кто это сделал?

Александро Вольта • Луиджи Гальвани • Вильям Гров • Герман Вальтер Нернст • Чарльз Лангер • Правильный ответ: Вильям Гров Наиболее ранний из известных экспериментов с топливным элементом был выполнен в 1842 году британским физиком и юристом сэром Вильямом Гровом (William R. Grove, 1811-1896). В.Гров был первым, кто сделал реальный топливный элемент, но идея эффекта, лежащего в основе топливного элемента принадлежит немецкому ученому Христиану Фридриху Шонбайну (Chistian Friedrich Schoenbein, 1799-1868). Уже в январе 1839 года он опубликовал данные о получении тока при соединении водорода и кислорода. В.Гров в это время также работал над этим явлением и они продолжили работу в этом направлении вместе. Первый электрический генератор мощности, основанный на топливном э лементе, был продемонстрирован В.Гровом в 1844/1845 годах.

Он состоял из десяти ячеек, соединенных последовательно, и запитывался водородом, получаемым в процессе реакции цинка с кислотой. Сам термин "топливный элемент" (Fuel Cell) появился позднее - он был предложен в году Людвигом Мондом и Чарльзом Лангером, пытавшимися создать устройство для выработки электричества из воздуха и угольного газа.

2. Какие материалы не могут быть использованы для эффективного хранения водорода путем сорбции, физико-химического или химического взаимодействия?

• Литий Углеродные нанотрубки • Металлорганические каркасные соединения • Озонид цезия • Палладий • Правильный ответ: Озонид цезия Озонид цезия CsO3 является сильнейшим окислителем и, очевидно, не может никак быть использован для хранения водорода. Литий образует гидрид лития, взаимодействие которого с водой приводит к образованию водорода, остальные вещества (кроме CsO3) обратимо поглощают существенное количество водорода.

3. Что такое "топливный элемент"?

• Устройство, использующее тепловую энергию отработанных ТВЭЛов ядерных реакторов • Герметичная и безопасная "батарейка" на основе наноматериалов • Компактное устройство для обратимого преобразования альтернативной энергии в электрическую • Устройство прямого преобразования энергии окисления газообразных и жидких веществ в разность потенциалов • Устройство каталитического преобразования энергии разложения нефтепродуктов в поток электронов Правильный ответ: Устройство прямого преобразования энергии окисления газообразных и жидких веществ в разность потенциалов Топливный элемент непосредственно преобразует разность химических потенциалов по разные стороны от "мембраны" (на аноде и катоде), возникающую при диффузии (непрерывном потоке!) окислителя или восстановителя друг к другу и их пос ледующего взаимодействия, в разность потенциалов на аноде и катоде (напряжение). При замыкании внешней цепи течет электрический ток, используемый для работы различных устройств, а через мембрану, разделяющую анодное и катодное пространство, селективно перемещаются ионы восстановителя (например, H+ в случае водорода) или окислителя (например, О2- для кислорода). Суммарная химическая реакция эквивалентна реакции сжигания топлива, откуда очевидно происхождение названия "топливный элемент", однако электрическая энергия генерируется напрямую, без дополнительных стадий, при непрерывном подводе окислителя и восстановителя.

4. В топливном элементе могут использоваться следующие наноматериалы:

наночастицы платины, палладия • высокодисперсный диоксид кремния • углеродные нанотрубки • наночастицы сложных манганитов • все вышеперечисленные • Правильный ответ: все вышеперечисленные Все вышеперечисленные материалы могут использоваться при создании тех или иных типов топливных элементов - на основе протон- или кислород проводящих мембран, дисперсоидов и т.д.

5. Какая из составных частей никогда не используется в устройстве топливного элемента?

электрокатализатор • поляризатор • катод • анод • мембрана • Правильный ответ: поляризатор В химических источниках тока может использоваться только ДЕполяризатор слой, который препятствует поляризации - падению функциональных свойств ХИТ при замедленной диффузии компонентов.

6. Какое из топлив является наиболее "ядовитым" для платиносодержащих топливных элементов?

Синтез-газ • Меркаптаны • Метанол • Ацетальдегид • Дейтерий • Правильный ответ: Меркаптаны Явление отравления платиносодержащего каталитического слоя в топливном элементе характерно для серосодержащих веществ, то есть для меркаптанов.

7. Что пока нельзя отнести к преимуществам топливных элементов?

Низкие температуры функционирования • Снижение экологической нагрузки на среду обитания человека • Высокий КПД • Возможность миниатюризации • Использование наноматериалов и нанотехнологий • Правильный ответ: Низкие температуры функционирования К сожалению, многие топливные элементы (в зависимости от типа) нормально работают при температурах выше комнатной - 100, 200 и даже 700-800 град.

Тем не менее, эта проблема в будущем может быть успешно решена.

8. Что тормозит развитие водородной энергетики в наибольшей степени?

• Существование орто- и пара-водорода • Примеси радиоактивных изотопов (трития) в природном водороде и его соединениях • Взрывоопасность водорода в сжиженном состоянии • Высокая цена водорода и неразвитость инфраструктуры водородной энергетики • Водородное охрупчивание металлических сплавов Правильный ответ: Высокая цена водорода и неразвитость инфраструктуры водородной энергетики Ключевой точкой развития водородной энергетики является дешевое, эффективное, безопасное производство водорода, что может позволить существено снизить его стоимость на рынке и будет способно инициировать создание требуемой инфраструктуры. Просто в качестве примера: если для производства водорода путем электролиза воды используется электроэнергия теплоэлектростанции, работающей на буром угле, вряд ли такую цепочку можно назвать экологически чистой и эффективной!

9. Какие способы получения водорода не могут быть в реальности использованы?

Фотолиз воды в присутствии наноматериалов на основе диоксида титана • Термолиз водяных паров • Каталитическое преобразовние "газовых хвостов" • Сепарация водорода на палладиевых мембранах • • Взаимодействие с водой магний-содержащих гидридов Правильный ответ: Термолиз водяных паров Вода - термически (термодинамически) стабильне соединение. Равновесие в реакции H2+O2=H2О смещается влево при очень высоких температурах, что делает этот процесс экономически бессмысленным (если только это не архаичный способ плучения водорода путем взаимодействия нагретого водяного пара с железом).

10. Где в топливном элементе может использоваться палладий?

В тоководах • В защитном корпусе • В каталитическом слое • Питающие трубки, подводящие агрессивные компоненты топлива • В аккумуляторе для хранения водорода • Правильный ответ: В каталитическом слое Для аккумулятора палладий можно было бы использовать (1 объем палладия поглощает до 800-850 объемов водорода при комнатной температуре), однако это было бы весьма дорого и поэтому непрактично. Наиболее целесообразно использовать ультрадисперсный (нанокристаллический) палладий в составе каталитического слоя топливного элемента, "атомизирующего" молекулы водорода для процесса его взаимодействия с кислородом.



Pages:     | 1 |   ...   | 28 | 29 ||
 





 
© 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.