44. Как меняются свойства объектов при уменьшении их наноразмеров? Что такое эффект лотоса? Как его можно использовать?

Сегодня свойства вещества в оптическом диапазоне длин волн можно изучать с пространственным разрешением в десятки нанометров. Для видимого света, который и дарит нам привычную гамму цветов, предел разрешения составляет около 200 нм. Это та граница на шкале размеров, которая отделяет макро- и микромир ярких красок, от бесцветного наномира, в котором само понятие естественного спектра цветов, теряет смысл. В мир, где частицы и системы частиц, которые имеют размеры от 1 микрометра до 100 нанометров. Этого от нас требуют многие современные технологии (прежде всего проводниковые и компьютерные технологии), которые оперируют частицами в микромасштабе (порядка 10^-6 метра), а наиболее продвинутые уже совершили переход от микромира в наномир (1 нанометр – 10^-9 м).

Эффект лотоса — эффект крайне низкой смачиваемости поверхности, который можно наблюдать на листьях и лепестках растений рода Лотос. Лепестки лотоса покрыты микроскопическими выступами.

Например, чтобы сделать фотоаппарат весом 100 граммов, необходимо затратить несколько килограммов металла и других материалов. Сначала делаются заготовки, потом они обтачиваются и с них удаляется «лишнее». Большинство сегодняшних технологий работают, как «скульпторы» – преимущественно удаляют все лишнее,- а это очень материальнозатратно. Ресурсов веществ на Земле становится все меньше, поэтому надо идти по иному пути – «собирания» этого фотоаппарата из молекул, например, напылять детали, конструируя форму из микрочастиц. Аналогично поступает Природа, которая нас не «обтесывает» из слона, а создает из наночастиц, из ДНК, РНК.

Нанонаука привлекла внимание ученых тогда, когда обнаружили, что наноматериалы, в том числе и конструкционные, благодаря высокой удельной межфазной поверхности (размер частиц не больше 100 нм) обладают особыми свойствами, отличающимися от свойств макрообъектов. Например, металлы с нанесенными наночастицами имеют лучшие показатели по таким свойствам, как вязкость и твердость. Объектами нанотехнологии могут быть нанотрубки, фуллерены, нанокомпозиты, микропористые материалы, супрамолекулярные ансамбли и устройства, тонкие пленки и поверхностные слои, микроэмульсии и т. д.

45. Кратко сформулируйте, почему человек стремится познать «тайны» наномира. Какие преимущества дает использование свойств наномира, и какие перспективы это открывает для нанотехнологий?

Наномир широко используется в так называемых нанотехнологиях - в области точных и естественных наук, имеющих дело с объектами размером 10 в минус девятой степени метра. Заметим, что идея использования наномира возникла у человечества тогда, когда оно осознало, что идти по пути сегодняшних технологий расточительно. В предыдущие 200 лет развитие промышленности было достигнуто ценой затрат около 80 % ресурсов Земли.

Нанонаука привлекла внимание ученых тогда, когда обнаружили, что наноматериалы, в том числе и конструкционные, благодаря высокой удельной межфазной поверхности (размер частиц не больше 100 нм) обладают особыми свойствами, отличающимися от свойств макрообъектов. Например, металлы с нанесенными наночастицами имеют лучшие показатели по таким свойствам, как вязкость и твердость. Объектами нанотехнологии могут быть нанотрубки, фуллерены, нанокомпозиты, микропористые материалы, супрамолекулярные ансамбли и устройства, тонкие пленки и поверхностные слои, микроэмульсии и т. д.