Нанотехнологии и человечество

Команда NanoArt

Немного о нанотехнологии

Нанотехнология — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Нанотехнология, нанонаука, это наука и технология коллоидных систем, это коллоидная химия, коллоидная физика, молекулярная биология, вся микроэлектроника, принципиальное отличие коллоидных систем к которым относятся: облака, кровь человека, молекулы ДНК и белков, транзисторы, из которых собираются микропроцессоры, в том что поверхность таких частиц или огромных молекул в миллионы раз превосходит объем самих частиц, такие частицы занимают промежуточное положение между истинными гомогенными растворами, сплавами, и обычными объектами макромира как то стол, книга, песок. Поведение таких систем сильно отличается от поведения истинных растворов и расплавов и от объектов макромира благодаря высокоразвитой поверхности, как правило такие эффекты начинают играть значительную роль когда размер частиц лежит в диапазоне 1-100 нанометров, отсюда пришло замещение слова коллоидная физика, химия, биология на нанонауку и нанотехнологии, подразумевая размер объектов о которых идет речь.
Big image
Волшебная лаборатория - Нанотехнология - Строительство (Часть 8)

Наноматериалы в строительстве

Почему наноструктурные материалы обретают в строительстве все большую востребованность? Потому что они обладают высокой износостойкостью, особыми электрофизическими свойствами, жароустойчивостью и другими уникальными чертами. В конечном итоге все сводится к одной цели - созданию наиболее выгодного, экологически чистого, безопасного как для самого человека, так и для всей окружающей среды жилья.


На сегодня производство бетонов, строительных растворов во всем мире ориентируется именно на модифицированные составы. Благодаря этому появляются не просто стройрастворы, но обладающие различными функциональными назначениями и, к тому же, – с разветвленным спектром заданных свойств. Например, не секрет, что поверхность фасадов, выполненных из обычных штукатурки, бетона, керамической плитки, алюминия, пластмассы, стекла не так-то просто отчистить. Для этого требуются значительные физические усилия и использование моющих средств химического происхождения. То есть, уходят ощутимые затраты, к тому же и материальные.


А вот, например, покрытия SolarStucco обладают технологией самоочищения за счет использования в них естественного фотокатализатора и предпринятой нанотехнологии: на свету фотокатализатор подвергает разложению органические загрязнители, которые потом легко смываются дождевыми потоками.

Таким образом, подобное покрытие препятствует образованию плесени, мха, грибка и даже защищает от обесцвечивания ультрафиолетом. Поверхность здания остается чистой на протяжении нескольких лет без специальных усилий. И, таким образом, решаются несколько задач, в числе которых также – снижение негативного воздействия на окружающую среду. Подобную технологию можно применять к привычным стройматериалам – бетону, отделочной штукатурке, камню и т.д.


Говоря о нанотехнологиях в строительных материалах, следует вести речь не только об их самоочищении (к примеру, самоочищающиеся окна в высотных зданиях) и усилении их прочности, но и улучшении качества, внешних данных. Пожалуй, можно говорить даже о революции в этой области, ведь предполагается создание антисептических, огнеупорных материалов и других немаловажных для человеческой жизни и природной экологии качествах.


Разве не чудом окажется краска, самостоятельно восстанавливающаяся при повреждениях и препятствующая коррозии? Или же стены, без посторонней помощи «затягивающие» возникающие трещины? Предполагается создание несущих конструкций, которые будут сами осуществлять мониторинг своего же напряженно-деформированного состояния; ограждающих конструкций или кровли, которые будут аккумулировать солнечную энергию; покрытий, которые чутко отреагируют на психофизическое состояние человека, и другие.


Правда, пока нанотехнологии строительных материалов ориентированы по большей части на поверхностные, чисто внешние эффекты. Хотя получение новейших структур также не стоит на месте. В ходу – композиционные материалы уникальных прочностных характеристик; принципиально новые арматурные стали; нанопленки, использующиеся для покрытия светопрозрачных зданий; паронепроницаемые, гибкие, самоочищающиеся и другие виды стекол.


Ссылка на источник: http://goo.gl/pwn9mG

Удобный город. Нанотехнологии в строительстве

Нанотехнологии в пищевой промышленности

В мире, где 1 миллиард человек хронически голодает, увеличение производства продуктов питания - вопрос сохранения миллионов жизней. За последние несколько лет пищевая промышленность инвестирует миллионы долларов в исследование и развитие нанотехнологий улучшения качества, функциональности, безопасности, сохранения и увеличения производительности и рентабельности продуктов питания которые объединили под общим названием - Nanofoods.

Надежды, которые связывают с этими технологиями, огромны: более длительная сохраняемость, надежные упаковки, лучшая прослеживаемость продуктов и более полезные продукты питания – вот только некоторые из ожидаемых инноваций. Для пищевой промышленности технология имеет огромный экономический потенциал.


Кроме того, в связи со снижением у целого поколения людей энергозатрат, чем мы обязаны сидячему образу жизни, в несколько раз, возникла необходимость перехода на качественно новую еду, которая будет поддерживать физическое состояние человека «в форме». Такую «наноеду» ученые называют «функциональными продуктами питания».


Одно из основных направлений современных разработок – снижение количества жира в нанотекстурированных продуктах (мороженое, майонез и др.). По виду и вкусу такие продукты, по мнению разработчиков, не будут отличаться от “жирных”. Поскольку не используются нерастворимые вещества, вред для человека можно считать минимальным. К внедрению на рынок ближе всего майонез, который состоит из эмульсии с нанокаплями воды внутри.


Другое важное направление – нанокапсулы, содержащие питательные вещества или органические и неорганические нанодобавки для изменения цвета, аромата, удаления неприятных запахов и даже для защиты от микробов.


Однако, несмотря на потенциальные преимущества сфера исследований нанопродуктов не получает широкой огласки. Дискуссия по поводу безопасности и отсутствие нормативных актов замедляют внедрение нанопродуктов, но научные исследования не прекращаются и, что любопытно, держатся в полном секрете пищевыми гигантами. Вы не найдете упоминаний о нанопродуктах на сайтах Крафт, Нестле, Хайнц и Юнилевер.


В июне 2011 года Главным государственным санитарным врачом РФ Г.Г.Онищенко были утверждены методические рекомендации “Контроль наноматериалов в пищевой продукции”. В них сказано, что для пищевых продуктов, произведённых с использованием нанотехнологий и содержащих наночастицы или наноматериалы, на этикетку рекомендуется выносить информацию “произведено с использованием нанотехнологий (наноматериалов)” или “содержит наноматериалы”.


Среди более далёких перспектив применения нанотехнологий заявляются проекты изготовления унифицированных интерактивных напитков и еды: покупая такую продукцию потребитель при помощи несложных манипуляций сможет изменять цвет, запах и даже вкус продукта.


Ссылка на источник: http://goo.gl/KJP2wR

КП Алексей Караев Неуловимая Реальность выставка

Нанотехнологии в искусстве

Ряд произведений американской художницы Наташи Вита-Мор касается нанотехнологической тематики.


В современном искусстве возникло новое направление «наноарт» (наноискусство) (англ. nanoart) - это вид искусства, связанный с созданием художником скульптур (композиций) микро- и нано-размеров (10^-6 и 10^-9 м, соответственно) под действием химических или физических процессов обработки материалов, фотографированием полученных нано образов с помощью электронного микроскопа и обработкой черно-белых фотографий в графическом редакторе.


Нанороботам и их роли в социальном прогрессе посвящена композиция «Nanobots» российской группы Re-Zone.


Ссылка на источник: http://goo.gl/MCB9dD

Компьютеры и микроэлектроника

Центральные процессоры - 15 октября 2007 года компания Intel заявила о разработке нового прототипа процессора, содержащего наименьший структурный элемент размерами примерно 45 нм. В дальнейшем компания намерена достичь размеров структурных элементов до 5 нм. Основной конкурент Intel, компания AMD, также давно использует для производства своих процессоров нанотехнологические процессы, разработанные совместно с компанией IBM. Характерным отличием от разработок Intel является применение дополнительного изолирующего слоя SOI, препятствующего утечке тока за счет дополнительной изоляции структур, формирующих транзистор. Уже существуют рабочие образцы процессоров с транзисторами размером 32 нм и опытные образцы на 22 нм.


Жёсткие диски - в 2007 году Питер Грюнберг и Альберт Ферт получили Нобелевскую премию по физике за открытие GMR-эффекта, позволяющего производить запись данных на жестких дисках с атомарной плотностью информации.


Сканирующий зондовый микроскоп - микроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера (зонда) с поверхностью исследуемого образца. Обычно под взаимодействием понимается притяжение или отталкивание кантилевера от поверхности из-за сил Ван-дер-Ваальса. Но при использовании специальных кантилеверов можно изучать электрические и магнитные свойства поверхности. СЗМ может исследовать как проводящие, так и непроводящие поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими молекулами (ДНК). Пространственное разрешение сканирующих зондовых микроскопов зависит от характеристик используемых зондов. Разрешение достигает атомарного по горизонтали и существенно превышает его по вертикали.


Антенна-осциллятор - 9 февраля 2005 года в лаборатории Бостонского университета была получена антенна-осциллятор размерами порядка 1 мкм. Это устройство насчитывает 5000 миллионов атомов и способно осциллировать с частотой 1,49 гигагерц, что позволяет передавать с её помощью огромные объёмы информации.


Плазмоны - коллективные колебания свободных электронов в металле. Характерной особенностью возбуждения плазмонов можно считать так называемый плазмонный резонанс, впервые предсказанный Ми в начале XX века. Длина волны плазмонного резонанса, например, для сферической частицы серебра диаметром 50 нм составляет примерно 400 нм, что указывает на возможность регистрации наночастиц далеко за границами дифракционного предела (длина волны излучения много больше размеров частицы). В начале 2000-го года, благодаря быстрому прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к развитию новой области нанотехнологии - наноплазмонике. Оказалось возможным передавать электромагнитное излучение вдоль цепочки металлических наночастиц с помощью возбуждения плазмонных колебаний.


Ссылка на источник: http://goo.gl/YgfQIi

Волшебная лаборатория - Нанотехнология - Электроника (Часть 4)