LOGO Нанотехнологии в школьном образовании Семинар учителей химии 27 января 2011 г.
COMPANY LOGO План проведения семинара 1.Что такое нанотехнология 2.История возникновения и перспективы развития нанотехнологии 3.Школьное «нанообразование». Образовательный проект «Лига школ РОСНАНО». Какой быть школе в эпоху нанотехнологий 4.Проект NANOКЛУБ 5.Методы сканирующей зондовой микроскопии. Научно-учебный СЗМ комплекс - NanoEducator 2
COMPANY LOGO ЧТО ТАКОЕ НАНОТЕХНОЛОГИЯ 3 «В мире нет ничего сильнее идеи, время которой пришло» Виктор Гюго Виктор Гюго
COMPANY LOGO Будущее начинается сегодня 1-ая половина 21 в. 2-ая половина 20 в. 18 в. Индустриальная (энергетическая) революция Информационная революция Нанотехнологическая революция 4
COMPANY LOGO «Нанотехнологии – это ворота, открывающиеся в иной мир» Рита Колвелл 5
COMPANY LOGO Нанотехнология НТ – это создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, то есть упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм. 6
COMPANY LOGO Наноструктуры Наноструктуры – это объекты, имеющие размеры от 1 до 100 нм хотя бы в одном направлении, принципиально отличающиеся по свойствам от макроскопических тел. 7
COMPANY LOGO Классификация наноструктур по размерному признаку Наноструктуры Нульмерные (0D) Одномерные (1D) Двумерные (2D) 8
COMPANY LOGO Кластеры золота Микрофотография наночастиц золота AuCl 3 + 3H 2 O + P = Au + H 3 PO 3 + 3HCl 9
COMPANY LOGO Фуллерены С 60 Ричард Бакминстер Фуллер 10
COMPANY LOGO Фуллерены 11
COMPANY LOGO Гарольд Крото, британский химик Роберт Кёрл, американский химик Ричард Смолли, американский физик Лауреаты Нобелевской премии по химии за 1996 г. за открытие фуллеренов 12
COMPANY LOGO Нанотрубки 13
COMPANY LOGO Нанотрубки 14
COMPANY LOGO Нанопленки 15
COMPANY LOGO Графен 16
COMPANY LOGO Нобелевская премия за графен Андрей Гейм и Константин Новоселов (Манчестерский университет) – лауреаты Нобелевской премии по физике 2010 г
COMPANY LOGO ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НТ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ 18
COMPANY LOGO Ричард Филлипс Фейнман 29 декабря 1959 г. Нобелевский лауреат Р.Фейнман прочитал в Калифорнийском университете свою знаменитую лекцию «Там, внизу, много места. Приглашение в новый мир физики»: «… принципы физики … не говорят о невозможности манипулирования веществом на уровне атомов». 19
COMPANY LOGO Сканирующая зондовая микроскопия Генрих Рорер Герд Биннинг (Швейцарское отделение IBM) 1981 г. – создание сканирующего туннельного микроскопа, получение атомарного разрешения г. - Нобелевская премия по физике. 20
COMPANY LOGO Эрик Дрекслер 1986 г. «Машины созидания: грядущая эра нанотехнологии» 21
COMPANY LOGO «Практически все, что необходимо человеку для жизни и деятельности, может быть изготовлено непосредственно из атомов и молекул. Все, от продуктов питания до ядерных электростанций в будущем, уже завтра, создадут молекулярные роботы из грязи, оставшейся на коврике после того, как вы вытерли ноги». Из послания Академии наук Федеральному Собранию, 2008 г. Ж. И. Алферов, академик, Нобелевский лауреат 22
COMPANY LOGO Наногонка «Тот, кто раньше овладеет нанотехнологией, займет ведущее место в техносфере будущего» Эдвард Теллер, «отец» американской водородной бомбы 23
COMPANY LOGO Перспективы России I II III IV США, Япония, Ю.Корея, Германия Тайвань, Израиль, Сингапур Великобритания, Франция Россия, Китай, Канада, Индия 24
COMPANY LOGO «Развитие нанотехнологий способно изменить облик человечества, изменить нашу жизнь! У нас есть нескромная задача в этой сфере: мы хотим стать лидерами в этом процессе…» Д.А.Медведев, из выступления на открытии II Международного форума по нанотехнологиям, 2009 г. 25
COMPANY LOGO РОСНАНО «РОСНАНО – масштабный государственный проект, конечной целью которого является перевод страны на инновационный путь развития и вхождение России в число лидеров мирового рынка нанотехнологий». А.Б. Чубайс, генеральный директор, председатель правления РОСНАНО 27
COMPANY LOGO НАНОТЕХНОЛОГИИ В ШКОЛЬНОМ ОБРАЗОВАНИИ 27
COMPANY LOGO Школьное «нанообразование» 28
COMPANY LOGO 29
COMPANY LOGO 30
COMPANY LOGO «Интеллект» Департамент образования города Москвы Московский комитет по науке и технологиям Дворец творчества детей и молодежи «Интеллект» Передвижной класс- лаборатория «НАНОТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ» «НАНОТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ» 31
COMPANY LOGO 32
COMPANY LOGO СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР 33
COMPANY LOGO Лига школ РОСНАНО Цель проекта: создать условия для качественного обновления содержания естественнонаучного образования в школах с ориентацией на подготовку кадров для современной наноиндустрии. 34
COMPANY LOGO Основные принципы школы «нанообразования» междисциплинарность образовательного процесса с целью формирования у учащихся целостной картины мира опора на исследовательскую и конструкторскую, моделирующую деятельность в естественнонаучном образовании командный принцип обучения и работы, формирование обучающегося сообщества в учебной группе, классе тесное взаимодействие с современным производством и наукой развитие у обучающихся первичных навыков в сфере технологического предпринимательства выбор учащимися индивидуальных образовательных маршрутов на основе качественного базового образования 35
COMPANY LOGO 36 Образовательный центр «Участие»
COMPANY LOGO Этапы проекта I этап II этап III этап до г. Подготовительные работы по созданию и запуску деятельности Лиги до г. Учебно- методическое обеспечение реализации проекта в рамках деятельности Лиги до г. Организация дополнительного образования педагогов и учащихся 37
COMPANY LOGO ПРОЕКТ NANOКЛУБ 38
COMPANY LOGO Цели проекта Создание мотивационной основы для получения школьниками основополагающих знаний в области нанотехнологий. Вовлечение старшеклассников в исследовательскую деятельность, создание условий для осознанного выбора сферы будущей профессиональной деятельности. 39
COMPANY LOGO Задачи проекта Формирование навыков междисциплинарного мышления Знакомство с основными понятиями в области нанотехнологий Знакомство с перспективами развития нанотехнологий Формирование исследовательских навыков в области нанотехнологий Формирование умения представлять результаты своей деятельности 40
COMPANY LOGO Открытие NANOКЛУБА 41
COMPANY LOGO Темы занятий 1.Основные понятия НТ. Наноструктуры, их классификация 2.С чего всё начиналось. История нанотехнологии 3.Инструменты нанотехнологий. Сканирующие зондовые микроскопы. Оптический пинцет 4.Методы синтеза наночастиц. ЛР. Получение наночастиц берлинской лазури 5.Наноструктуры в природе. Нанобиотехнология
COMPANY LOGO ПРАКТИКУМ ПО НАНОТЕХНОЛОГИЯМ 1.Подготовка СЗМ эксперимента. Получение первого СЗМ изображения 2.Изготовление зондов и исследование влияния их характеристик на результаты сканирования 3.Обработка и количественный анализ СЗМ изображений 4.Подготовка препарата и его исследование методом АСМ 5.Выполнение динамической силовой литографии
COMPANY LOGO Сотрудничество с НТ-СПб
COMPANY LOGO МЕТОДЫ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ. СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР 45
COMPANY LOGO NanoEducator – научно-учебный СЗМ комплекс
COMPANY LOGO Состав научно-учебного комплекса 47
COMPANY LOGO Техника сканирующей зондовой микроскопии 48 0,1-10 нм
COMPANY LOGO Техника сканирующей зондовой микроскопии 49
COMPANY LOGO Визуализация рельефа поверхности 50
COMPANY LOGO Конструкция СЗМ NanoEducator 1 - основание 2 - держатель образца 3 - датчик взаимодействия 4 - винт фиксации датчика 5 - винт ручного подвода 6 - винты перемещения сканера с образцом 7 - защитная крышка с видеокамерой 48
COMPANY LOGO Конструкция СЗМ NanoEducator 52
COMPANY LOGO Металлы, полупроводники, диэлектрики, композитные материалы, полимеры Пленка Al на SiO 2 Scan: 6x6x0.5 μ m Золотая пленка на SiO 2 Scan: 0.6x0.6 μ m Поверхность полимера Scan: 100x100nm Материаловедение 53
COMPANY LOGO Контроль параметров оптических накопителей данных 54
COMPANY LOGO Биологические объекты (клетки, вирусы, бактерии) 55
COMPANY LOGO Эритроцит Размер скана: 11.75x11.75мкм Биологические объекты (клетки, вирусы, бактерии) 56
COMPANY LOGO Исследование кристаллов Кристаллы поваренной соли на поверхности покровного стекла 56
COMPANY LOGO Статическая и динамическая силовая литография 57
COMPANY LOGO НАНО-АРТ «Фантазии на тему Сальвадора Дали» 59
COMPANY LOGO НАНО-АРТ «ПРОИСХОЖДЕНИЕ НАНОСВЕТА» Steven Pollard 60
COMPANY LOGO НАНО-АРТ «ЭХО» David Derr 61
COMPANY LOGO НАНО-АРТ «ГЛАЗ НАУКИ» Teresa Majerus 62
COMPANY LOGO НАНО-АРТ Работа сделана профессором S.K. Harkом из Китайского Университета Гонконга. Это не подсолнухи, как можно подумать сначала. Это нанотрубки размером в несколько микронов, выращенные на галлиевой и золотой подложке. 63
COMPANY LOGO НАНО-АРТ
LOGO