Круглый стол Тема « НАНОТЕХНОЛОГИИ. Удивительное путешествие в микромир » « Нанотехнологии - новый взгляд на привычные вещи. Будущая основа развития нашей. - презентация

1 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.»

2 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

3 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.

4 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 ».

5 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.

6

7 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

8 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

9 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

10 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.

11 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

12 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.

13 Рисунок Кремниевый диск

14 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

15 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

16 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.

17

18

19 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.

20 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.

21 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.

22 Рисунок Лапки геккона Рисунок Рибосомы – природные нанофабрики

23 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.

24 Рисунок Корпус из композитных материалов

25 Генная инженерия. И модифицированные продукты питания.

26 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

27 Рисунок Использование нанотехнологий в автомобильной краски

28 Рисунок Графеновая пленка

29 Рисунок 2 Схема процесса фотосинтеза для виртуальной

30 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»

31 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.

32 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.

33 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.

34 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.

35 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.

36 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.

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

38 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

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54