- •Оглавление
- •Первая и вторая научно-технические революции
- •Третья научно-техническая революция
- •Природные и искусственные наночастицы
- •Свойства наночастиц
- •Общие принципы получения наночастиц
- •История возникновения нанотехнологии
- •Ближайшие перспективы нанотехнологии
- •Сканирующие микроскопы
- •Туннельный эффект. Зонная теория и гетероструктуры
- •Основные» принципы ст микроскопии
- •Асм и его возможности
- •Технологические применения зондовой микроскопии
- •Кластеры и особенности их свойств
- •Методы получения кластеров. Магические числа
- •Квантовые точки Роль процессов самоорганизации
- •Методы модификации свойств кластеров
- •Области применения кластеров
- •Природа магнетизма
- •Магнитные свойства кластеров
- •Методы получения магнитных кластеров
- •Области применения магнитных кластеров
- •Суперпарамагнетизм
- •Магнитные нанослои, гигантское магнитосопротивление
- •Магнитная память
- •Аллотропные соединения углерода
- •История открытия фуллеренов и их структура
- •Соединения фуллеренов и их свойства
- •Методы получения фуллеренов
- •Углеродные нанотрубки - история открытия, структура
- •Использование фуллеренов и углеродных нанотрубок
- •Электрические свойства нанотрубок
- •Электрические свойства нанотрубок
- •Механические свойства углеродных нанотрубок
- •Углеродные наноконтейнеры
- •Использование фуллеренов и нанотрубок в наноэлектромеханических системах (нэмс)
- •Углеродные наноструктуры в природе и в изделиях ремесленников
- •Перспективы применения фуллеренов и нанотрубок
- •Сверхрешетки
- •Дифракция на одно-, двух-, трехмерной сверхрешетке. Зонная теория фотонных кристаллов
- •Оптоэлектроника. Возможности оптического компьютера
- •Получение фотонных кристаллов
- •Применение фотонных кристаллов
- •Фотонные кристаллы в природе
- •Микро- и наноэлектроника
- •Одноэлектронный транзистор
- •Новая логика
- •Физические основы памяти
- •Полупроводниковые гетероструктуры и сверхрешетки
- •Основные материальные элементы современной электроники
- •Новые материалы
- •Технологии
- •Роль процессов самоорганизации
- •Использование нейронов
- •Дисплеи
- •Перспективы
- •Определение понятия «наноматериалы»
- •Нанокристаллические материалы
- •Композиты и нанокомпозиты
- •Н анопористые материалы
- •Нанопленки и покрытия
- •Методы получения наноматериалов
- •Гибридные наноматериалы
- •«Умные» материалы
- •Основные составляющие наноробота
- •Ассемблер э. Дрекслера
- •Мэмс - микроэлектромеханические системы
- •«Умная пыль»
- •Наномоторы
- •Нанопереключатели
- •Угроза «серой слизи». Идея нанофабрик
- •Нано и биотехнология
- •Основные области применения нанотехнологии в медицине
- •Биодатчики (биосенсоры)
- •«Умные» устройства в медицине
- •Новые имплантаты
- •Доставка лекарства «по адресу»
- •Наноматериалы в медицине
- •Перспективы медицинской диагностики
- •Нанотехнология - «путь к бессмертию и свободе»
- •Дистанционная хирургия
- •Нанотехнология в производстве средств гигиены
- •Нанопокрытия
- •Внедрение нанотехнологии в производство парфюмерии и пищевую промышленность
- •Новые спортивные товары
- •«Умная» одежда и обувь
- •Влияние нанотехнологии на военные доктрины
- •Костюм солдата будущего
- •Использование новых материалов в «костюме скорпиона»
- •Мэмс и нэмс системы
- •Экзоскелет
- •Биодатчики в костюме солдата будущего
- •Наносредства для защиты от химического и биологического оружия
- •Проблемы, связанные с применением нанотехнологии в военном деле
Использование фуллеренов и углеродных нанотрубок
Перспективы использования фуллеренов и углеродных нанотрубок, основанные на их удивительной структуре и соответствующих свойствах, разнообразны и все время расширяются.
Прозрачность растворов фуллеренов в неполярных растворителях (сероуглерод, толуол, бензол, тетрахлорметан, декан, гексан, пентан) при определенных условиях резко снижается. Это открывает возможность использования фуллеренов в качестве основы оптических затворов - ограничителей интенсивности лазерного излучения, защиты глаз или чувствительных датчиков от облучения.
Фуллерены перспективны в качестве основы для создания запоминающей среды со сверхвысокой плотностью информации; в качестве присадок, улучшающих свойства, для ракетного топлива, смазочного материала; для создания катализаторов роста, алмазных и алмазоподобных пленок, сверхпроводящих материалов, в качестве красителей для копировальных машин. Они применяются для получения металлов и сплавов с новыми свойствами.
Фуллерены планируют использовать в качестве основы для производства сверхконденсаторов - устройств, в которых может за короткое время выделиться большое количество энергии, что важно, например, для транспортных средств. Принцип их действия основан на реакции присоединения водорода, но, в отличие от широко распространенных литиевых аккумуляторов, они благодаря большой площади поверхности способны запасать примерно в пять раз больше водорода. По сравнению с аккумуляторами на основе лития такие батареи характеризуются более высокой эффективностью, малым весом, а также экологической и санитарной безопасностью. Они должны найти применение для питания персональных компьютеров и слуховых аппаратов.
Перспективно использование фуллеренов в медицине и фармакологии. Разрабатывается метод создания противораковых медицинских препаратов на основе водорастворимых эндоэдральных соединений фуллеренов с радиоактивными изотопами. Найдены условия синтеза противовирусных и противораковых препаратов на основе фуллеренов. Одна из трудностей при решении этих задач - создание водорастворимых нетоксичных соединений фуллеренов, которые могли бы вводиться в организм человека и доставляться кровью в орган, подлежащий терапевтическому воздействию.
Исследователи буквально «играют» с нанотрубками и их разнообразными возможностями. Если заставить углеродную нанотрубку колебаться в электрическом поле, можно ее использовать как точные весы для измерения массы предельно малых объектов, типа вирусов. Взвешиваемая частица располагается на конце нанотрубки, при этом собственная частота колебаний трубки уменьшается. По изменению частоты можно судить о массе частицы. Например, в одном эксперименте резонансная частота упала с 3,28 МГц до 968 кГц, что соответствует массе частицы 22 фг = 2210-15 г.
Нанотрубки проводят тепло лучше, чем алмаз, который раньше считался самым эффективным проводником тепла. Их используют как «теплосмазку» для отвода тепла от компьютеров.
В ближайшие 10 лет могут появиться автомобильные шины, усеянные углеродными нанотрубками и позволяющие остановить машину, ехавшую со скоростью 80 км/ч, на тормозном пути всего в 5 м. Изобретатели смоделировали природное приспособление на лапках ящерицы геккона: в зависимости от угла соприкосновения нановолосков на его лапках с поверхностью связь лапок с поверхностью или очень сильная, или практически исчезает, поэтому геккон может быстро ползать даже по потолку.