Нанотехнологии, наноматериалы, наноустройства

 Сэнсэй IV. Исконный Шамбалы

Ведь нанороботы смогут проникать через гематоэнцефалический барьер непосредственно к нейронам головной мозга, где прекрасно справятся и с возбуждением, и с подавлением активности нейронов, воздействуя как на отдельные нейроны, так и на определённые участки. PФантастика какая-то!P пробормотал Николай Андреевич.P Тебя послушать, так получается целая панацея. PНу, где-то так,P улыбнулся Сэнсэй и добавил: Но это ещё далеко не предел того, чего можно достичь при помощи нанотехнологий, естественно, при разумном их использовании. PА чего ещё можно достичь?P тут же поинтересовался Андрей. PНу, к примеру, при помощи наноустройств можно будет иметь при себе в миниатюрном виде информацию практически всех библиотек мира, и пользоваться ею. Можно без проблем преодолеть языковые барьеры. При обучении качественно изменить способы подачи информации, чтобы человек не зубрил какие-то знания, а именно с интересом познавал. Для моментального людского общения можно поставить на «службу» виртуальную реальность. PО, а как это?P изумился Руслан

 Магнитные наносистемы

СодержаниеВведение 1. Предмет, цели и основные направления в нанотехнологии 2. Сканирующая туннельная микроскопия 3. Наноматериалы 3.1 Фуллерены 3.2 Фуллериты 3.3 Углеродные нанотрубки 3.4 Сверхпрочные материалы 3.5 Высокопроводящие материалы 4. Нанокластеры 4.1 Формирование нанокластерной системы оксидов железа. Термодинамическая модель зарождения и роста кластеров 4.2 Магнитные свойства наносистемы оксидов железа 5. Наноустройства 5.1 Молекулярные шестерни и насосы 5.2 Алмазная память для компьютеров 5.3 Ассемблеры и дизассемблеры 5.4 Медицинский наноробот Заключение Список использованной литературы Введение Развитие цивилизации неразрывно связано с совершенствованием технологий получения и использования материалов. На этом пути было несколько качественных скачков: бронза, сталь, полимеры, композиты. Сегодня наступил следующий этап в области материаловедения, обусловленный накоплением знаний об определяющем влиянии наноструктуры на свойства материалов. Перед материаловедением наносистем стоит целый комплекс научно-технических проблем, решение которых должно быть направлено не только на изучение масштабного фактора (уменьшение величины частиц, элементов или структур), но и на исследование принципиально новых явлений, присущих наномасштабу.

 Газета Троицкий Вариант # 50

Но, может быть, процесс создания передовой национальной лабораторииP прообраза научно-исследовательского и инновационного центра будущегоP идет более успешно? РНЦ «Курчатовский институт»P безусловно, организация с достойным прошлым и мощным кадровым потенциалом. На сайте института и в его рекламных проспектах можно найти следующие данные о нем: 7 уникальных установок, около 5000 сотрудников, в том числе 2000 научных работников, 900 докторов и кандидатов наук, 21 член Российской академии наук. Курчатовский институт, являясь головной научной организацией программы координации работ в области нанотехнологий и наноматериалов в России, получает огромные средства в рамках различных федеральных целевых программP как через лотовые конкурсы, так и через прописываемые без конкурса инвестиции в развитие инфраструктуры. Только в рамках ФЦП «Развитие инфраструктуры наноиндустрии» объем инвестиций в объекты Курчатовского института в 2008P 2010 гг. составит 5,3 млрд руб. [5]. Курчатовский институт хорошо представлен в высших консультативных органах при руководстве страны

 Нанотехнологии в современных системах вооружения

Дэвид Додерер, инженер из U.S. Global, заявил, что компания разработала воздушные фильтры на основе нановолокон, которые первоначально предназначались для астронавтов НАСА. Благодаря ультрамалым порам (около 50 нм), фильтр не пропускает отдельные вирусы и бактерии. Конечно, и детекторы, и средства защиты, будут использоваться и на гражданке: в охране аэропортов, многоэтажных зданий, больниц, правительственных учреждений и пр. Главы компаний серьезно верят в то, что благодаря их усилиям, международный терроризм не сможет использовать биологическое и химическое оружие. Новые материалы Применение наноматериалов в военном оборудовании открывает новые возможности для улучшения его прочности. Усилия современных нанотехнологов сосредоточены на керамических материалах. По словам Дэвида Райзнера, перзидента компании I frama Corp., покрытия из нанокерамики применяются в 150 областях: это и валы пропеллеров, и телескопические перископы, и т.д. Нанокерамика используется везде, где необходимо водонепроницаемость и защита от коррозии.

 Беседы

В одной из таких организаций были найдены материалы, где были перечислены участки и учреждения, которые нужно подавить, в том числе и ВИНИТИ. PТе, кто «крышует» этот рейдерский бизнес, очевидно, находятся близко к вершине пирамиды? PНаверное. Мы пытаемся использовать свои возможности, каналы, связи с людьми, занимающими достаточно высокие позиции. Главное здесь в том, что нас поддерживают правительственные структуры и РАН. PСуществует ли стратегия развития ВИНИТИ? И если да, то на сколько лет она рассчитана? PКаждые пять-шесть лет мы составляем план развития. Сейчас руководство института обратилось к нашему вновь избранному Президенту Медведеву с письмом, в котором предлагается обеспечить фундаментальную информационную базу для национальных проектов и федеральных программ. Медведев дал поручение соответствующим министерствам и ведомствам, и прежде всего Минсвязи, проверить, на что способен ВИНИТИ. Они изучили работу института и дали ей высокую оценку. Кроме того, нам поступило предложение о сотрудничестве от Центра нанотехнологий и наноматериалов Федерального агентства по атомной энергии РФ

 Развитие в России работ в области нанотехнологий

Нанотехнологий могут стать мощным инструментом интеграции технологического комплекса России в международный рынок высоких технологий, надежного обеспечения конкурентоспособности отечественной продукции. Разработка и успешное освоение новых технологических возможностей потребует координации деятельности на государственном уровне всех участников нанотехнологических проектов, их всестороннего обеспечения (правового, ресурсного, финансово-экономического, кадрового), активной государственной поддержки отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках. Формирование и реализация активной государственной политики в области нанотехнологий позволит с высокой эффективностью использовать интеллектуальный и научно-технический потенциал страны в интересах развития науки, производства, здравоохранения, экологии, образования и обеспечения национальной безопасности России. В статье используются следующие термины: нанотехнология - совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба; наноматериалы - материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками; наносистемная техника - полностью или частично созданные на основе наноматериалов и нанотехнологий функционально законченные системы и устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от показателей систем и устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным технологиям.

 Наноструктурированные материалы и функциональные устройства на их основе

Наряду с полупроводниковыми наноструктурами применяются и альтернативные наноматериалы: магнитные наноструктуры, молекулярные наноструктуры, фотонные кристаллы, фуллереноподобные материалы, конструкционные наноматериалы. В магнитных многослойных наноструктурах с чередующимися ферромагнитными и диамагнитными слоями наблюдается эффект гигантского магнитосопротивления, что позволяет использовать их для создания сред со сверхплотной записью информации и новых типов датчиков магнитного поля. Молекулярные наноструктуры являются неотъемлемой частью нанотехнологии и включают полимеры, молекулярные ансамбли и единичные молекулы. Фотонные материалы – это упорядоченные системы, в которых имеется зонный спектр для фотонов. Примерами служат опаловые матрицы и самоорганизованные нанопористые структуры, например, на основе оксида алюминия. Такие материалы способствуют созданию низкопороговых лазеров, приемников излучения, систем управления световыми потоками, а также служат упорядоченными подложками в нанотехнологии . Фуллереноподобные материалы на основе углерода и других неорганических материалов обладают такими свойствами, как прочность, управляемое изменение размеров от единиц до сотен нанометров, возможность заполнения полостей молекулами газов, органических и неорганических молекул, атомов металлов, а также управляемыми физическими свойствами, эффективной автоэмиссией.

 Анализ методов исследования наноматериалов

Информация о составе и кристаллической структуре изучаемых образцов можно получить микродифракционными исследованиями, а также регистрацией рентгеновского излучения, возбуждаемого взаимодействием электронного пучка с образцом. За счет уменьшения диаметра пучка и повышения чувствительности детекторов удается добиться пространственного разрешения порядка 0,5 нм с пределом детекции около 100 атомов. Сканирующая электронная микроскопия высокого разрешения. В сканирующих электронных микроскопах высокого разрешения изображение рельефа получают при сканировании пучком электронов по поверхности образца. Использование специальных катодов с полевой эмиссией значительно повышает эффективность получения качественных изображений с разрешением 1 – 1,5 нм. Получение достоверной информации об исследуемых наноматериалах, их физико-химических и структурных свойствах существенно зависит от правильного выбора и применения методов исследования. Список литературы 1. Штанский Д.В. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения в нанотехнологических исследованиях // Российский химический журнал. 2002, Т.46. №5. С.81. 2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. М.: Машиностроение. № 1, 2003.

 Нанотехнологии. От алхимии к химии и дальше…

Попытки организовать подготовку специалистов по нанонауке, по компьютерному моделированию нанопроцессов, по синергетике, которые мы предпринимали в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова и Московском физико-техническом институте, пока не дали результатов и не заинтересовали руководство этих уважаемых вузов. Реализация амбициозного российского проекта в области нанотехнологий столкнется с жестким кадровым голодом, утолить который не могут никакие миллиарды. Приведу еще один пример (слайд 10) Наноструктуры позволяют создавать покрытия с невиданными свойствами. Они позволяют в принципе идеально маскировать объекты. В основе этих работ лежат метаматериалы, существование которых было предсказано Виктором Георгиевичем Веселаго в 1967 году. Эта работа нобелевского уровня не была замечена и оценена около 40 лет. Но сейчас именно она определят развитие большой области нанофизики. Однако для того, чтобы проектировать наноматериалы, требуются уникальные компьютерные расчеты. На слайде представлено распространение волны в таком материале, рассчитанное в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН и потребовавшее новых моделей, принципиально новых алгоритмов и расчетов на многопроцессорных комплексах (слайд 11).

 Нанотехнологии и нанороботы

Нанотехнология – следующий логический шаг развития электроники и других наукоёмких производств. 3.Нанороботы Нанороботы (в англоязычной литературе также используются термины «наноботы», «наноиды», «наниты») – роботы, созданные из наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой. Они должны обладать функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Размеры нанороботов не превышают нескольких нанометров. Согласно современным теориям, нанороботы должны уметь осуществлять двустороннюю коммуникацию: реагировать на акустические сигналы и быть в состоянии подзаряжаться или перепрограммироваться извне посредством звуковых или электрических колебаний. Также важной представляются функции репликации – самосборки новых нанитов и программированного самоуничтожения, когда среда работы, например, человеческое тело, более не нуждается в присутствии в нем нанороботов. В последнем случае роботы должны распадаться на безвредные и быстровыводимые компоненты. Немало нанотехнологических устройств уже создано и хотя они пока являются экспериментальными разработками, практические перспективы очевидны.

 Нанотехнологии в машиностроении России

В состав Совета и его секций должны входить ученые и специалисты Российской академии наук, высшей школы и промышленности, федеральных органов исполнительной власти, субъектов Российской Федерации и представителей деловых кругов. Заключение Ключевые технологии и материалы всегда играли большую роль в истории цивилизации, выполняя не только узко производственные функции, но и социальные. Достаточно вспомнить, как сильно отличались каменный и бронзовый века, век пара и век электричества, атомной энергии и компьютеров. По мнению многих экспертов, XXI в. будет веком нанонауки и нанотехнологий, которые и определят его лицо. Воздействие нанотехнологий на жизнь обещает иметь всеобщий характер, изменить экономику и затронуть все стороны быта, работы, социальных отношений. С помощью нанотехнологий мы сможем экономить время, получать больше благ за меньшую цену, постоянно повышать уровень и качество жизни. Главная надежда нанотехнологий связана с тем, что удастся двигаться не «сверху вниз», а «снизу вверх», т.е. выращивать наноструктуры, наноматериалы, нанообъекты.

 Особенности получения новых материалов с применением нанотехнологий

СОДЕРЖАНИЕ Введение 1 Возникновение и развитие нанотехнологии 2 Основы технологии наноматериалов 2.1 Общая характеристика 2.2 Технология консолидированных материалов 2.2.1 Порошковые технологии 2.2.2 Интенсивная пластическая деформация 2.2.3 Контролируемая кристаллизавия из аморфного состояния 2.2.4 Технология пленок и покрытий. 2.3 Технология полимерных, пористых, трубчатых и биологических наноматериалов 2.3.1 Гибридные и супрамолекулярные материалы 2.3.2 Нанопористые материалы (молекулярные сита) 2.3.3 Трубчатые материалы 2.3.4 Полимерные материалы 3 Общая характеристика применения наноматериалов Заключение Список литературы ВВЕДЕНИЕ В последние несколько лет нанотехнология стала рассматриваться не только как одна из наиболее многообещающих ветвей высокой технологии, но и как системообразующий фактор экономики 21 века – экономики, основанной на знаниях, а не на использовании природных ресурсов или их переработке. Помимо того, что нанотехнология стимулирует развитие новой парадигмы всей производственной деятельности («снизу-вверх» - от отдельных атомов — к изделию, а не «сверху вниз», как традиционные технологии, в которых изделие получают путем отсечения излишнего материала от более массивной заготовки), она сама является источником новых подходов к повышению качества жизни и решению многих социальных проблем в постиндустриальном обществе.

 Применение нанотехнологий в различных отраслях народного хозяйства

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУВПО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ КАФЕДРА РЕГИОНАЛЬНОЙ И МУНИЦИПАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ Контрольная работа по дисциплине «Техника и технологии» на тему: «Применение нанотехнологий в различных отраслях народного хозяйства» Выполнил: Килин А.В. Проверила: доцент кафедры РиМЭ Костицына А.А. Ижевск,2009 План Введение Нанохимия и наноматериалы Наноэлектроника Инструменты нанотехнологии Наномедицина Заключение Введение Нанотехнологии - это ускоряется научный и технический поиск и т.д. Вложения в человеческий капитал, по существующим оценкам, гораздо эффективнее, чем вложения в другие экономические фонды. Установлена прямая зависимость между экономическим ростом страны и коэффициентом образования населения: чем ниже коэффициент образования населения, тем беднее страна. Если население в стране грамотное и образованное, страна – богата. Считается, что, тратясь сегодня на образование и профессиональную подготовку людей, завтра государство получит от них максимальный вклад в ВВП.

 Современное состояние машиностроения

Нанотехнологии имеют конкретное промышленное применение. Сегодня на рынке предлагается большая номенклатура промышленно изготовляемых наноматериалов: металлических, гидрооксидов, оксидов и композитных порошков, которые уже находят широкое применение во многих секторах промышленности и строительства. Нанопорошки имеют свойства, отличающиеся от свойств металлов, окислов и т.д., из атомов и молекул которых они изготовлены. В основе научно-технического «прорыва на наноуровне», форсируемого промышленно развитыми странами, лежит использование новых, ранее не известных свойств и функциональных возможностей материальных систем при переходе к наномасштабам, определяемым особенностями процессов переноса и распределения зарядов, энергии, массы и информации при наноструктурировании. Многие из кардинально отличных свойств наноматериалов по отношению к объемным того же химического состава обусловлены эффектами многократного увеличения доли поверхности нанозерен и нанокластеров (до сотен квадратных метров на грамм). С этим связаны новые свойства многих конструкционных и неорганических наноматериалов. Причем значительное количество таких свойств до конца еще не исследовано. 2.1 Нанотехнологии в авиастроении Аэрокосмическое наноструктурирование имеет решающее значение для разработки и изготовления отличающихся малой массой и высокой прочностью термически устойчивых материалов для самолетов, ракет, космических станций и исследовательских спутников.

 Применение углеродных нанотрубок в энергетике

Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения / П.Н. Дьячков. – М.: Бином, 2006. - 293 с. Спектр углеродной плоскости в первой зоне Бриллюэна . – Режим доступа: Дираковские точки в спектре графитовой плоскости, продолженом периодически за пределы первой зоны Бриллюэна . – Режим доступа: свободный. Экситон . – Режим доступа: свободный. Биэкситон . – Режим доступа: свободный Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры: новые материалы XXI века / П. Харрис. – СПб.: Техносфера, 2003. - 336 с. Нанотрубки бьют рекорд сверхпроводимости . – Режим доступа: свободный. Преобразователи энергии . – Режим доступа: свободный. Нанотехнологии и наноматериалы для атомной энергетики . – Режим доступа: свободный. Водородная энергетика . – Режим доступа: свободный. Внешний вид солнечных батарей на основе сенсибилизированных красок . – Режим доступа: orcuil.wordpress.com, свободный. Углеродные нанотрубки заменят платину в солнечных батареях . – Режим доступа: свободный. Ученые создали солнечные батареи на базе графена . – Режим доступа: свободный. Нанотехнологи увидели в крыле бабочки прототип солнечной батареи . – Режим доступа: свободный.

 Влияние свойств поверхности ионообменных мембран на их электрохимическое поведение в сверхпредельных токовых режимах

Лопаткова Галина Юрьевна Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Краснодар - 2006 Работа выполнена на кафедре физической химии Кубанского государственного университета Общая характеристика работы Актуальность исследования. Ионообменные мембраны представляют собой нанопористые полимерные материалы, функциональные свойства которых определяются закономерностями переноса ионов и воды в каналах (порах) с заряженными стенками. Мембраны имеют огромное количество приложений, включая процессы разделения (замкнутые циклы по воде и веществам на производствах, получение воды для различных нужд: питьевая вода, вода для теплоэлектростанций, для микроэлектроники ), топливные элементы, медицинские приложения (микронасосы, гемодиализ – искусственная почка, мембранные оксигенаторы, ) и многие другие. Приказом Президента Российской Федерации (№ Пр-843) от 21.05.2006, Нанотехнологии и наноматериалы, также как и Технологии создания мембран и каталитических систем получили статус критических технологий федерального уровня.

 Flash-память

И наоборот - если магнитная ориентация нанотрубок совпадает с направлением электронов в импульсе, то амплитуда тока импульса будет соответствовать логической "1". Полученная память будет энергонезависимой, т.е. при снятии напряжения с устройства данные на чипе будут храниться. Рис. 2. Матрица ячеек памяти из нанотрубок Как мы говорили ранее, нанотрубки характеризуются довольно малыми размерами и хорошей проводимостью электричества. "Благодаря этим двум факторам можно сделать предположение, что готовый чип будет хранить достаточно много информации и потреблять при работе мало энергии. Также скорость чтения/записи будет высокой - до 1000 гигабит в секунду", - говорит Киш. Однако память на основе нанотрубок - только проект. В этом году ученые планируют изготовить прототип одной ячейки хранения данных для того, чтобы узнать, при каком напряжении и в каких условиях будет работать новое наноустройство. Далее, собрав несколько элементов в трехмерный слой, исследователи хотят создать первый трехмерный чип памяти Как заявляет руководитель работ, профессор Аджаян, прототип рабочего трехмерного чипа будет готов уже через пять лет.

 Кэш-память современных микропроцессоров фирм Intel и AMD

Последнее особенно существенно в системах, использующих конвейеризацию команд, где процессор извлекает команды с опережением и заполняет ими буфер или конвейер. Так, например, в процессоре I el® 486 DX2 применялась смешанная кэш-память, В I el® Pe ium® и в AMD A hlo ™ с их суперскалярной организацией – раздельная. Более того, в этих процессорах помимо кэш-памяти инструкций и кэш-памяти данных используется также и адресная кэш-память. Этот вид кэша используется в устройствах управления памятью, в том числе для преобразования виртуальных адресов в физические. Благодаря использованию нанотехнологий, для снижения потребляемой мощности, увеличения быстродействия ЭВМ( что достигается сокращением времени обмена данными между процессором и кэш-памятью) существует возможность, а более того имеются реальные примеры того, что кэш-память реализуют в одном кристале с процессором. Такая внутренняя кэш-память реализуется по технологии статического ОЗУ и является наиболее быстродействующей. Объем ее обычно составляет 64-128 Кбайт, причем дальнейшее увеличение ее объема приводит обычно к снижению быстродействия из-за усложнения схем управления и дешифрации адреса.