Круглый стол Тема « НАНОТЕХНОЛОГИИ. Удивительное путешествие в микромир » « Нанотехнологии - новый взгляд на привычные вещи. Будущая основа развития нашей цивилизации. Прорыв технологий. Основа бессмертия каждого индивидуума.»

1. Что вы понимаете под термином микромир 2. Приставка к размеру нано сколько нулей предопределяет 3. Когда по времени и где вы услышали термин НАНОТЕХНОЛОГИИ 4. Есть ли у вас в доме нономатериалы 5. Назовите свою самую дерзкую мечту и возможно ли её исполнение с помощью нанотехнологии 6. Возможно ли достичь бессмертия человека как индивидуума и что для этого надо осуществить 7. Приведите примеры применения наноматериалов

В соответствии с президентской инициативой « Стратегия развития наноиндустрии » и Программой развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года в России должна быть сформирована национальная нанотехнологическая сеть ( ННС ) и обеспечены условия для ее эффективной деятельности. ННС в России создается как совокупность организаций различных организационно - правовых форм и форм собственности, обеспечивающих и осуществляющих скоординированную деятельность по разработке и коммерциализации нанотехнологий, включая проведение фундаментальных и прикладных исследований, подготовку, переподготовку и повышение квалификации кадров, развитие инфраструктуры наноиндустрии, организацию производства и непосредственное производство нанотехнологической продукции.

ННС формируется как открытая система с возможностью присоединения к ней других участников на основании соглашений и иных правовых документов, заключаемых и действующих в рамках ННС. В настоящее время в состав ННС входит 50 организаций, получивших и получающих поддержку в рамках непрограммной части федеральной адресной инвестиционной программы и федеральной целевой программы « Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на годы ».

В соответствии с Программой развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года участниками ННС могут являться : научные, образовательные, проектные и промышленные организации, лаборатории и технопарки в сфере высоких технологий, созданные на базе вузов, организаций государственных академий наук, а также организации различных форм собственности, осуществляющие деятельность по финансированию проектов, разработке и коммерциализации нанотехнологий.

Для эффективного функционирования ННС в рамках федеральной целевой программы « Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на годы » сформированы следующие основные системы : информационно - аналитическая ( прогнозирование, анализ развития отечественной наноиндустрии ); информационно - коммуникационная ( программное, информационно - технологическое обеспечение функционирования ННС ); мониторинга рынков продукции наноиндустрии и бизнес - планирования ; мониторинга кадрового потенциала наноиндустрии ; правового обеспечения ; метрологии и стандартизации

Приставка « нано » (« нанос » по - гречески - карлик ), означает « одна миллиардная доля ». Один нанометр (1 нм ) – одна миллиардная доля метра (10-9 м ). Как представить себе такую короткую дистанцию ? Рисунок Пример

Уменьшим слона до размеров микроба (5000 нм ) – тогда блоха у него на спине станет величиной как раз в нанометр. Если бы рост человека вдруг уменьшился до нанометра, мы могли бы играть в футбол отдельными атомами ! Толщина листа бумаги казалась бы нам тогда равной … 170 километрам Рисунок Атомная структура

Нанометрами измеряются лишь самые примитивные существа, вирусы ( их длина в среднем 100 нм ). Живая природа заканчивается на рубеже примерно в десять нанометров – такие размеры имеют сложные молекулы белков, строительные блоки живого. Простые молекулы в десятки раз меньше. Величина атомов – несколько ангстрем ( один ангстрем равен 0,1 нм ). Например, диаметр атома кислорода – 0,14 нм. Здесь проходит нижняя граница наномира, мира наномасштабов. Именно в наномире идут процессы фундаментальной важности - совершаются химические реакции, выстраивается строгая геометрия кристаллов, структуры белков. С этими процессами и работают нанотехнологи.

Нанотехнологии – это способы создания наноразмерных структур, которые придают материалам и устройствам полезные, а иногда просто необыкновенные свойства. Нанотехнология позволяет поместить частицу лекарства в нанокапсулу и точно нацелить на пораженную болезнью клетку, не повредив соседние. Фильтр, пронизанный бесчисленными нанометровыми каналами, которые пропускают воду, но слишком тесны для примесей и микробов, тоже продукт нанотехнологий. В лабораториях нанотехнологов уже испытываются суперматериалы - углеродные волокна, в тысячи раз прочнее стали, покрытия, делающие предмет невидимым. А другие виды нанопродукции уже продаются в магазинах. Рисунок Доставка лекарств в организм

Слово « нанокосметика » все чаще звучит в рекламных роликах : наночастицы, входящие в состав косметических кремов, удаляют мельчайшие загрязнения с кожи. известно, что микробы не любят серебро, - но оказывается, что в виде наночастиц оно их просто приводит в ужас и обращает в бегство. Ткани с добавками такого серебра набирают популярность у истинных ценителей гигиены – из них уже делают даже « наноноски ». Впрочем, многие из давно привычных вещей тоже невозможны без « нано »: процессор вашего компьютера содержит миллионы наноразмерных транзисторов, над дисплеем тоже, скорее всего, поработали нанотехнологи. « Нано » уже повсюду - военные используют нанотехнологии, медики используют нанотехнологии, даже производители продуктов питания, и те используют нанотехнологии.

Рисунок Кремниевый диск

Ожидается создание молекулярных роботов - врачей, которые могут " жить " внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения, или предотвращая возникновение таковых. Манипулируя отдельными атомами и молекулами, наноботы смогут осуществлять ремонт клеток. Рисунок Введение зонда в клетку

Направление в современной медицине основанное на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на наномолекулярном уровне Рисунок Нанопровода

1. Разработать и создать молекулярных роботов, которые смогут ремонтировать молекулы. 2. Разработать и создать нанокомпьютеры, которые будут управлять наномашинами. 3. Создать полное описание всех молекул в теле человека, иначе говоря, создать карту человеческого организма на атомном уровне.

Ожидается создание молекулярных роботов - врачей, которые могут " жить " внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения, или предотвращая возникновение таковых. Манипулируя отдельными атомами и молекулами, наноботы смогут осуществлять ремонт клеток.

Наноботы или молекулярные роботы могут участвовать ( как наряду с генной инженерией, так и вместо нее ) в перепроектировке генома клетки, в изменении генов или добавлении новых для усовершенствования функций клетки.

1. Разработать и создать молекулярных роботов, которые смогут ремонтировать молекулы. 2. Разработать и создать нанокомпьютеры, которые будут управлять наномашинами. 3. Создать полное описание всех молекул в теле человека, иначе говоря, создать карту человеческого организма на атомном уровне.

Рисунок Лапки геккона Рисунок Рибосомы – природные нанофабрики

Наноботы или молекулярные роботы могут участвовать ( как наряду с генной инженерией, так и вместо нее ) в перепроектировке генома клетки, в изменении генов или добавлении новых для усовершенствования функций клетки.

Рисунок Корпус из композитных материалов

Генная инженерия. И модифицированные продукты питания.

Виртуальная витрина » занимает совсем небольшую площадь ( от 2.5 м ² до 4 м ²) и может вмещать в себя несколько сотен виртуальных экспонатов. Рисунок 13 Виртуальная витрина для показа процесса фотосинтеза в Техническом Музее Бонна, Германия

Рисунок Использование нанотехнологий в автомобильной краски

Рисунок Графеновая пленка

Рисунок 2 Схема процесса фотосинтеза для виртуальной

В центре стоит пирамидальный бокс, сделанный из четырех полупрозрачных экранов. Экраны расположены с небольшим наклоном вперед. На этих экранах находится специальная светоотражающая пленка, примерно такая же, что используется при тонировке автомобилей. Для того чтобы представить принцип работы « витрины », представьте себе машину с тонированными стеклами и попробуйте « заглянуть » внутрь нее с небольшого расстояния. Что вы увидите ? Вы увидите собственное отражение. Теперь представьте, что стекла на автомобиле расположены с наклоном к земле. Тогда в отражении вы увидите не себя, а часть земли. А теперь представьте, что внутри салона кто - то включил свет. Тогда вам станет видна еще и часть салона. То, что находится внутри « виртуальной витрины » и есть « салон » автомобиля – это реальный объект внутри. А то, что экраны отражают от мониторов – и есть виртуальная, несуществующая часть системы. Наблюдатель видит и то, и другое, и в его голове реальные и виртуальные образы складываются в единую картину Рисунок 15 Один из этапов 3D презентации в виртуальной витрине»

К 2015 году объем производства российской продукции на основе использования нанотехнологий составит 20 млрд евро. Об этом на ЭКСПО заявил корпоративный директор, член правления ГК « Роснано » Андрей Трапезников. Трапезников сообщил, что на сегодняшний день в рамках 84 проектов, 4 наноцентров и 7 инвестиционных фондов « Роснано » инвестировала 123 миллиарда рублей. Основными проектными направлениями корпорации нанотехнологий являются медицина, металлообработка, оптоэлектроника, солнечная энергетика, наноэлектроника и разработка новых материалов.

Инженеры из Университета штата Огайо сконструировали линзу для трёхмерной микроскопии. Новая линза позволяет рассматривать объект сразу под девятью различными углами, упрощая создание объёмных изображений. « Можно сравнить это с одновременным использованием нескольких микроскопов », комментирует один из авторов исследования Лэй Ли (Lei Li). Опытный образец оптического устройства выполнен из термопластичного прозрачного полиметилметакрилата. Готовая линза размером с ноготь несколько напоминает искусственный бриллиант с плоской верхней поверхностью и восемью гранями. Он представляется симметричным, но это не так : по своим размерам и геометрии грани несколько отличаются друг от друга.

Исследователи из Техасского университета A&M разработали нанокомпозитную плёнку для упаковки продуктов. Изобретение было продемонстрировано на конференции Американского химического общества, а коротко о нём рассказывает портал Science Daily. Автор изобретения Джейми Грюнлан (Jaime Grunlan) объясняет, что материал включает в себя « нанокирпичи » – блоки из минерала монтмориллонита, соединённые различными полимерами. « Под электронным микроскопом плёнка выглядит как кирпичи, соединённые строительным раствором », – говорит он. Прочная и тонкая нанокомпозитная плёнка пропускает кислород в сто раз хуже, чем традиционные упаковочные материалы. Разработчики считают, что она сможет использоваться в первую очередь для хранения продуктов и будет дольше сохранять их свежими.

Крошечный чип размером с таблетку дает возможность общения с миром парализованным людям. Ученые опубликовали отчет об успешной работе мозгового имплантата – сенсора, который позволяет управлять различными устройствами полностью парализованной женщине. Как заявляют исследователи, она сохранила способность управлять курсором компьютера при помощи мысли на протяжении 1000 дней после вживления электродов ( и проблем пока не предвидится ). Это демонстрирует долговечность имплантатов для создания интерфейсов мозг - компьютер.

В ближайшие пару десятилетий традиционные конструкционные материалы на основе металлов утратят лидирующие позиции. Конкуренцию им составят нанокомпозитные материалы. Они в десять раз прочнее стали и в пять раз легче. Впрочем, для массового внедрения этих инновационных продуктов потребуются определенные усилия со стороны государства : программы стимулирования спроса, интеграция в мировую науку и подготовка инженерных кадров.

В Молдавском исследовательском центре при академии наук республики группа ученых представила широким массам изобретенную ими нанокрышу. Основным составляющим компонентом нанокрыши стал нитрид галлия. Нитрид галлия на сегодняшний день широко используется в создании твердотельных источников ультрафиолетового излучения. Представляет собой это вещество биосовместимое полупроводниковое соединение. Ученые опирались на результаты опытов в природной среде, где часто можно встретить поверхности, способные отталкивать воду, сносно реагировать на воздействие света, тепла или холода. Помимо этого материал обладает свойством устойчивости к растрескиванию и отличными характеристиками для его хранения. Технология разрабатывалась путем применения метода осаждения слоя буфером при низких температурах. Областями использования разработки станут наноэлектроника ( создание наноэлектронных схем ), спинтроника ( изучение спинового токопереноса в твердотельных веществах ) и биомедицина. Таким образом, разработанные молдавскими учеными нанокрыши благодаря своей прочности, уникальным физическим и химическим свойствам, будут востребованы в сфере научных разработок и достижений.

Перспективными и достаточно сильными направлениями российских инновационных проектов считаются нанотехнологии в сфере материаловедения, технологии керамики, создания полупроводниковых материалов и конечно биологии

Исследователи разработали особые наночастицы, с помощью которых в организм человека возможно будет « доставлять » вакцины против множества заболеваний, в том числе СПИДа и малярии. Идея о « модном » способе « вакцинации » принадлежит исследователям из Массачусетского технологического института, их работа была опубликована на днях в журнале Nature Materials. Частицы, разработанные учеными, представляют собой концентрические сферы, которые несут на своей поверхности белки, вырабатываемые обычно вирусами и вызывающие мощный иммунный ответ. По словам руководителя исследования Даррели Ирвина (Darrell Irvine), новая вакцина гораздо безопаснее обычных, большая часть которых создана на основе живых вирусов. Nature Materials