Зміст
Введення
1. Історіярозвитку нанотехнології
2. Основні особливості наноматеріалів татехнології їх отримання
3. Найбільші наукові центри, що займаютьсярозробками нанотехнологій
4. Області застосування нанотехнологій
4.1 Наноелектроніка
4.2 Нанотехнології в будівництві
4.3 Нанотехнології в медицині
4.4 Основні напрямки використання нанотехнологій вАПК
5. Проблеми та перспективи розвитку нанонауки вРосії
5.1 Перспективи використання нанотехнологій
5.2 Ключові проблеми розвитку нанотехнологій в Росії
Висновок
Список використаної літератури:
Введення
Людство у всі часипрагнуло поліпшити умови свого існування. Для цього в первісномусуспільстві люди використовували різні знаряддя праці, дещо пізніше вониприручили диких тварин, які стали приносити користь людськомуспільноті. Йшли роки, змінювався світ, мінялися люди та їхні потреби. Тепербільшість з нас вже не може уявити собі життя без сучасних благцивілізації, досягнень науки, техніки, медицини. Наступним кроком у цьомурозвитку стане освоєння нанотехнологій, зокрема, систем дуже малогорозміру, здатних виконувати команди людей.
Технічний прогресспрямований у бік розробки більш потужних, швидких, компактних і витонченихмашин. Межею такого розвитку можна вважати машини, розміром з молекулу.Машина, побудована з ковалентно зв'язаних атомів, надзвичайно міцна, швидкаі мала. Розробкою, створенням та управлінням такими машинами займаєтьсямолекулярна нанотехнологія. Ця галузь відкриває небачені раніше,фантастичні перспективи взаємодії людини зі світом.
Мета даної курсової роботиполягає в розкритті особливості фізичних процесів в області нанотехнологій,їх впливу на людей і застосування в недалекому майбутньому.
Нанотехнологія - сукупністьпроцесів, що дозволяють створювати матеріали, пристрої та технічні системи,функціонування яких визначається наноструктурою, тобто її впорядкованимифрагментами розміром від 1 до 100 нм (10-9м; атоми, молекули) (рис. 1). Грецьке слово"Нанос" приблизно означає "гном". При зменшенні розміручастинок до 100-10 nm і менш, властивості матеріалів (механічні, каталітичніі т.д.) істотно змінюються.
Термін нанонауки використовуєтьсяв даний час для позначення досліджень явищ на атомному імолекулярному рівні і наукового обгрунтування процесів нанотехнології, кінцевоюметою якої є отримання нанопродуктів. Нанонауки, таким чином, можерозглядатися як початкова стадія нанотехнології, коли до продукції щедосить далеко.
1.Історія розвитку нанотехнології
Галузь науки і техніки, іменована нанотехнологией,відповідна термінологія, з'явилися порівняно недавно.
1905 рік. Швейцарський фізик Альберт Ейнштейн опублікувавроботу, в якій доводив, що розмір молекули цукру становить приблизно 1нанометр. 1931 рік. Німецькі фізики Макс Кнолл і Ернст Руска створилиелектронний мікроскоп, який вперше дозволив досліджувати нанооб'єктів. 1959рік. Американський фізик Ричард Фейнман уперше прочитав лекцію на річнихзборах Американського фізичного товариства, яка називалася "Повноіграшок на підлозі кімнати ". Він звернув увагу на проблеми мініатюризації,яка в той час була актуальна і в фізичній електроніці, і вмашинобудуванні, і в інформатиці. Ця робота вважається деякимиосновоположною в нанотехнології, але деякі пункти цієї лекції суперечатьфізичним законам.
1968 рік. Альфред Чо і Джон Артур, співробітники науковогопідрозділу американської компанії Bell, розробили теоретичні основинанотехнології при обробці поверхонь.
1974 рік. Японський фізик Норіо Танігучі на міжнароднійконференції по промисловому виробництву в Токіо ввів у науковий обіг слово"Нанотехнології". Танігучі використовував це слово для описунадтонкої обробки матеріалів з нанометровій точністю, запропонував називатиним механізми, розміром менше одного мікрона. При цьому були розглянуті нетільки механічна, але і ультразвукова обробка, а також пучки різногороду (електронні, іонні і т.п.).
1982 рік. Німецькі фізики Герд Бінніг і Генріх Рорерстворили спеціальний мікроскоп для вивчення об'єктів наносвіту. Йому далипозначення СЗМ (Скануючий зондовий мікроскоп). Це відкриття мало величезнезначення для розвитку нанотехнологій, так як це був перший мікроскоп,здатний показувати окремі атоми (СЗМ).
1985 рік. Американський фізики Роберт Керл, Херольд Крото іРічард Смейлі створили технологію, що дозволяє точно вимірювати предмети,діаметром в один нанометр.
1986 рік. Нанотехнологія стала відома широкій публіці.Американський футуролог Ерк Дрекслер, піонер молекулярної нанотехнології,опублікував книгу "Двигуни творення", в якій передбачав, щонанотехнологія незабаром почне активно розвиватися, постулювавможливість використовувати нанорозмірні молекули для синтезу великих молекул, алепри цьому глибоко відобразив всі технічні проблеми, що стоять зараз переднанотехнологией. Читання цієї роботи необхідно для ясного розуміння того, щоможуть робити наномашини, як вони будуть працювати і як їх побудувати. [1]
1989 рік. Дональд Ейглер, співробітник компанії IBM, виклавназву своєї фірми атомами ксенону.
1998 рік. Голландський фізик Сеез Деккер створив транзистор наоснові нанотехнологій.
1999 рік. Американські фізики Джеймс Тур і Марко Рідвизначили, що окрема молекула здатна поводитися так само, як молекулярніланцюжки.
2000 рік. Адміністрація США підтримала створення НаціональноїІніціативи в Області Нанотехнології. Нанотехнологічні дослідження отрималидержавне фінансування. Тоді з федерального бюджету було виділено0 млн.
2001 рік. Марк Ратнер вважає, що нанотехнології стали частиною життя людствасаме в 2001 році. Тоді відбулися дві знакові події: впливовий науковийжурнал Science назвав нанотехнології - "проривом року", а впливовийбізнес-журнал Forbes - "нової багатообіцяючої ідеєю". Нині повідношенню до нанотехнологій періодично вживають вираз "нова промисловареволюція ".
2.Основні особливості наноматеріалів та технології їх отримання
"Звичайна" промисловість працює з тоннами ікубометрами, до чого всі звикли. Наноматеріали - продукт нанотехнологій - цещось особливе, що набагато складніше атомів і молекул, але як продукт високихтехнологій не вимагає багатотонажного виробництва, оскільки навіть один грамтакої речовини здатний вирішити безліч проблем. Це приклад сучасної"Гомеопатії", яка поставлена ​​на цілком наукову основу і глибокопродумана.
Наноматеріали - не один "універсальний" матеріал,це великий клас безлічі різних матеріалів, об'єднуючий їх різнісімейства з практично цікавими властивостями.
Помилкою є і те, що наноматеріали - це простодуже дрібні, "нано" частинки. Насправді, багато наноматеріалиє не окремими частинками, вони можуть являти собою складні мікро імакро об'єкти, які наноструктурованих на поверхні або в об'ємі. Такінаноструктури можна розглядати в якості особливого стану речовини, такяк властивості матеріалів, утворених за участю структурних елементів знанорозмірів, не ідентичні властивостям звичайної речовини.
Зміни основних характеристик речовин і матеріалівобумовлені не тільки малістю розмірів, але і проявом квантовомеханічнихефектів при домінуючій ролі поверхонь розділу. Ці ефекти наступають притакому критичному розмірі, який можна порівняти з так званим кореляційнимрадіусом того чи іншого фізичного явища (наприклад, з довжиною вільногопробігу електронів, розмірами магнітного домена або зародка твердої фази іін.)
Важливою особливістю металевих наноматеріалів, що відіграєключову роль при їх використанні медицині, косметології, харчовій промисловості,АПК, є низька токсичність цих наноматеріалів, виявлена ​​російськимивченими. Так, виявилося що токсичність наночасток металів у багато разів меншетоксичності іонів металів: мідь в 7 разів, цинк у 30 разів, а залізо в цілих 40раз
