Согласно рекомендации 7-ой Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004 г) выделяют следующие типы наноматериалов: нанопористые структуры; наночастицы; нанотрубки и нановолокна; нанодисперсии (коллоиды); наноструктурированные поверхности и пленки; нанокристаллы и нанокластеры. Любой из этих типов наносистем может быть использован в производстве текстильных материалов и химических волокон.
В 2008 году нанотехнологии вошли в список 25 самых страшных угроз человечеству, составленный британскими экологами и учеными для журнала New Scientist. Использование нанотехнологий в промышленности и медицине может представлять опасность. Ведь, по большому счету, какое воздействие оказывают наноматериалы на окружающую среду и человека, пока не знает никто. Так что же такое нанотехнологии? Разрушат невидимые частицы мир или его спасут?
В гостях у редакции руководитель научно-образовательного центра «Материаловедение и нанотехнологии» ЮУрГУ, доктор технических наук, профессор Сергей Сапожников.
Энергосбережение является на сегодняшний день приоритетной проблемой, это одно из самых приоритетных направлений политики компаний. Основная цель введения в России энергосбережения это сокращение расходов и защита окружающей среды. Для предприятий энергосбережение позволяет уменьшить себестоимость продуктов. Но сегодня мы поподробнее расскажем о методе сбережения электричества у себя дома.
Академия наук сейчас не имеет альтернативы как форма организации научных исследований.
Владимир Евгеньевич Захаров - академик Российской академии наук, регент-профессор математики Аризонского университета в городе Тусоне (США), заведующий сектором математической физики в Физическом институте им. Лебедева (Москва).
Приставка «нано», означающая одну миллиардную часть целого, а вместе с ней и термины «нанометр», «наночастицы», «наноструктуры», «наноматериалы» и «нанотехнологии» распространились в научной литературе сравнительно недавно. Тем не менее, многие из давно используемых человечеством материалов являются именно «нанообъектами». Одним из самых древних примеров таких систем являются цветные стекла, окрашенные наночастицами металлов, технология получения которых была известна еще в Древнем Египте.
Александр Яковлевич Хавкин, д.т.н., главный научный сотрудник ИПНГ РАН, сопредседатель бюро секции «Нанотехнологии для нефтегазового комплекса» Нанотехнологического общества России
Проблема обводненных месторождений – высокая доля воды в добывающих скважинах, что является причиной их остановки. Эту и ряд других специфических проблем нефтедобычи в России позволяет решить применение нанотехнологий в нефтегазовом комплексе.
Александр Яковлевич Хавкин, д.т.н., главный научный сотрудник ИПНГ РАН, сопредседатель бюро секции «Нанотехнологии для нефтегазового комплекса» Нанотехнологического общества России
Нанотехнологический подход означает целенаправленное регулирование свойств объектов на молекулярном и надмолекулярном уровне (1-100 нм), определяющих фундаментальные параметры физических объектов. Но многие из давно используемых, казалось бы, макроразмерных процессов связаны с явлениями на наноуровне и также могут быть отнесены к нанотехнологиям. Именно это имеет место в науках о Земле в области добычи нефти и газа.
Отрывки из книги доктора технических наук, профессора Московского государственного агроинженерного университета Виктора Балабанова «Нанотехнологии. Наука будущего».
Российская фундаментальная наука в области разработки наноматериалов и нанотехнологий уже сегодня отстает от мирового уровня и рискует отстать навсегда. Такие опасения высказывались на заседании Президиума Российской академии наук в ходе обсуждения доклада академика Юрия Третьякова. В конце своего научного сообщения декан факультета наук о материалах МГУ заявил, что заметная часть молодых российских ученых уезжает за границу по той причине, что не имеет на родине приборной базы, необходимой для проведения исследований.
По образному сравнению заместителя директора Института прикладной математики имени М.В.Келдыша, доктора физико-математических наук Георгия Малинецкого, нанотехнологии – это не более чем «острая приправа к другим областям промышленности: химии полимеров, биотехнологиям, полупроводникам, новым материалам».
Не так давно в лексиконе специалистов по прикладной математике появилось слово тьюрмиты. В основе всей теории вычислений находится машина Тьюринга, аппарат, который имеет головку, считывающую символ на бесконечной ленте и способный в результате этого сдвинуть ленту влево или вправо, напечатать другой символ взамен прочитанного и изменить своё внутреннее состояние. Тьюрмит устроен почти так же, только он «живет» на бесконечной плоскости и сам оказывается в состоянии двигаться по ней в зависимости от прочитанного символа и своего внутреннего состояния.
Всеволод Арсеньевич Ткачук, академик РАН и РАМН, декан факультета фундаментальной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова, доктор биологических наук
В последнее время нанотехнологии все активнее внедряются во многие сферы человеческой деятельности. Эта тенденция не обошла и медицину. Сегодня макромолекулы и искусственно приготовленные частицы применяются для диагностики, лечения различных заболеваний и восстановления поврежденных тканей. Новое направление получило название наномедицина. Немалых успехов в этой области достигли отечественные ученые.
Олег Львович Фиговский, доктор технических наук, профессор, член Центрального правления НОР
Прежде чем переустроить организацию и управление наукой, мы должны внимательно отнестись к главному элементу, функционирующему в научном пространстве – носителю и производителю «научной мысли», т.е. ученому. Спектр вопросов, связанных с этим элементом чрезвычайно широк – от системы выявления индивидуумов, наиболее способных и легко адаптируемых к функционированию в научном пространстве, до систем их жизнеобеспечения, обеспечивающих наибольшую эффективность их научной деятельности. Все то, что сегодня существует в рамках решения этих вопросов, имеет определенные достижения, но не отвечает системным представлениям.
Георгий Георгиевич Еленин, доктор физико-математических наук, профессор ВМК МГУ им. Ломоносова
Особенность нанотехнологий заключается в том, что рассматриваемые процессы и совершаемые действия происходят в нанометровом диапазоне пространственных размеров. “Сырьем” являются отдельные атомы, молекулы, молекулярные системы, а не привычные в традиционной технологии микронные или макроскопические объемы материала, содержащие, по крайней мере, миллиарды атомов и молекул. В отличие от традиционной технологии, для нанотехнологии характерен “индивидуальный” подход, при котором внешнее управление достигает отдельных атомов и молекул, что позволяет создавать из них как “бездефектные” материалы с принципиально новыми физико-химическими и биологическими свойствами, так и новые классы устройств с характерными наномеровыми размерами.
Валерий Иванович Путляев, кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической химии химического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова
В статье дан обзор некоторых керамических материалов в свете использования специально спроектированных керамических материалов для замены или лечения больных или поврежденных частей тела с привлечением нанотехнологий. Медицина – одна из многочисленных сфер нашей жизни, где нанотехнологии открывают новые немыслимые ранее возможности. Одна из таких возможностей – создание заменителей кожных покровов, мышечных тканей, кровеносных сосудов, нервных волокон, костных тканей. В частности, биокерамика на основе нанотехнологий позволяет разрабатывать искусственные костные материалы для создания биоактивных имплантантов – нетоксичных и неотторгаемых организмом протезов. Но на пути биокерамики в медицину лежит ряд проблем. В данной статье рассмотрены некоторые проблемы, возникающие в тех случаях, когда конкретный материал рассматривается с позиций биокерамики.
Малинецкий Георгий Геннадьевич - д.ф.-м.н., профессор, заместитель директора Института прикладной математики им. М. В. Келдыша
"В течение последних лет обществу внушалась мысль о важности и необходимости нанотехнологий. Сюда было вложено более 100 миллиардов рублей, создана госкорпорация «Роснанотех». Были объявлены конкурсы проектов и некоторые из них находятся на пороге финансирования. Где же нанотехнологии? Они не оправдали надежд? Они сняты с повестки дня?"
Новые микроскопы позволили наблюдать атомно-молекулярную структуру поверхности монокристаллов в нанометровом диапазоне размеров. Наилучшее пространственное разрешение приборов составляет сотую долю нанометра по нормали к поверхности. Действие сканирующего туннельного микроскопа основано на туннелировании электронов через вакуумный барьер. Высокая разрешающая способность обусловлена тем, что туннельный ток изменяется на три порядка при изменении ширины барьера на размеры атома.
Рассмотрим небольшой кусочек полупроводника, в котором имеется одна «дырка», т.е. положительно заряженный ион. Если его размеры значительно больше микрона, то он ведет себя как обычный макрообъект. Находящийся в нем свободный электрон с небольшой энергией может соединиться с таким ионом за счет кулоновских сил, тем самым, нейтрализуя его. При уменьшении кристаллика полупроводника до размеров порядка 100 нм или меньше происходит качественное изменение его физических свойств благодаря появлению квантовых эффектов.
Нанотрубки могут составлять основу новых конструкций плоских акустических систем и плоских дисплеев, то есть привычных макроскопических приборов. Из наноматериалов могут быть созданы определенные наноустройства, например, нанодвигатели, наноманипуляторы, молекулярные насосы, высокоплотная память, элементы механизмов нанороботов. Кратко остановимся на моделях некоторых наноустройств.
Фуллерены, как новая форма существования углерода в природе наряду с давно известными алмазом и графитом, были открыты в 1985 г. при попытках астрофизиков объяснить спектры межзвездной пыли. Оказалось, что атомы углерода могут образовать высокосимметричную молекулу C60. Такая молекула состоит из 60 атомов углерода, расположенных на сфере с диаметром приблизительно в один нанометр и напоминает футбольный мяч.
