نانوشیمی - آرشیو برنامه گوردون. گرایش ها و مفاهیم اصلی نانوشیمی نانوشیمی و نانوتکنولوژی

نانوشیمی شاخه‌ای از شیمی است که به بررسی خواص، ساختار و ویژگی‌های تبدیل‌های شیمیایی نانوذرات می‌پردازد. یکی از ویژگی های متمایز نانوشیمی وجود اثر اندازه است - یک تغییر کیفی در خواص فیزیکوشیمیایی و واکنش پذیری با تغییر در تعداد اتم ها یا مولکول ها در یک ذره. معمولاً این تأثیر برای ذرات کوچکتر از 10 نانومتر مشاهده می شود، اگرچه این مقدار دارای مقدار شرطی است.

مسیرهای تحقیق در نانوشیمی

توسعه روش‌هایی برای جمع‌آوری مولکول‌های بزرگ از اتم‌ها با استفاده از دستکاری‌کننده‌های نانو؛ مطالعه بازآرایی های درون مولکولی اتم ها تحت تأثیرات مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی.

سنتز نانوساختارها در جریان سیال فوق بحرانی. توسعه روش هایی برای مونتاژ مستقیم نانوبلورها

توسعه تئوری تکامل فیزیکی و شیمیایی مواد بسیار ریز و نانوساختارها. ایجاد راه هایی برای جلوگیری از تخریب شیمیایی نانوساختارها.

تهیه کاتالیزورهای جدید برای صنایع شیمیایی و پتروشیمی. بررسی مکانیسم واکنش های کاتالیزوری بر روی نانوبلورها.

بررسی مکانیسم‌های نانوبلورشدن در محیط‌های متخلخل در میدان‌های صوتی. سنتز نانوساختارها در بافت های بیولوژیکی

بررسی پدیده خودسازماندهی در گروههای نانوبلور; جستجوی راه‌های جدید برای طولانی‌تر کردن تثبیت نانوساختارها توسط اصلاح‌کننده‌های شیمیایی.

هدف از این تحقیق توسعه طیف عملکردی ماشین‌هایی است که ارائه می‌دهند:

کاتالیزورهای جدید برای صنایع شیمیایی و عمل آزمایشگاهی.

روش برای جلوگیری از تخریب شیمیایی نانوساختارهای فنی؛ روش های پیش بینی تخریب شیمیایی

دریافت داروهای جدید

روشی برای درمان بیماری های انکولوژیک با انجام نانوکریستالیزاسیون داخل توموری و اعمال میدان صوتی.

سنسورهای شیمیایی جدید؛ روش های افزایش حساسیت سنسورها

فناوری نانو در انرژی و صنایع شیمیایی

نانوتکنولوژی (به یونانی nanos - "کوتوله" + "تکنو" - هنر، + "لوگو" - آموزش، مفهوم) یک حوزه بین رشته‌ای از علوم و فناوری بنیادی و کاربردی است که با روش‌های نوآورانه (در زمینه‌های توجیه نظری، روش‌های تجربی) سروکار دارد. تحقیق، تحلیل و سنتز و همچنین در زمینه صنایع جدید) به دست آوردن مواد جدید با خواص مطلوب. نانوتکنولوژی از جدیدترین فناوری‌ها برای دستکاری تک اتم‌ها یا مولکول‌ها (حرکت، جایگشت، ترکیب‌های جدید) استفاده می‌کند. روش های مختلفی (مکانیکی، شیمیایی، الکتروشیمیایی، الکتریکی، بیوشیمیایی، پرتو الکترونی، لیزر) برای سازماندهی مصنوعی یک ساختار اتمی و مولکولی معین از نانو اشیاء استفاده می شود.

فناوری نانو در انرژی

فناوری نانو در زمینه انرژی و مهندسی مکانیک

در این زمینه، توسعه NT در دو جهت است:

1- ایجاد مصالح سازه ای

2- نانومهندسی سطح

ایجاد مصالح ساختمانی,

برای ایجاد مواد ساختاری اساساً جدید با گنجاندن عناصر فوق پراکنده (یا نانو پراکنده)، مسیر زیر را طی کردیم. اولین مورد اضافه کردن عناصر بسیار ریز به عنوان مواد ناخالص است. برای مصالح ساختاری در مهندسی مکانیک و انرژی، فولرن ها عجیب و غریب هستند، بسیار گران هستند.جهت دوم ایجاد سیستم های فوق ریز (UDS) از اجزاء غیر فلزی در فولادها و آلیاژها است که توسط تغییر شکل ترموپلاستیک، حرارتی یا پلاستیکی انجام می شود. معلوم شد که می توان خواص عملکردی مواد ساختاری را نه تنها با معرفی اجزای آلیاژی که به گفته متالورژیست ها عملاً از بین می رود، بلکه با تغییر شکل هر ماهیتی نیز کنترل کرد. با چنین ضربه ای، خرد شدن آخال های غیر فلزی رخ می دهد. پخت و پز سنتی چیزی جز فناوری نانو در متالورژی نیست.

در نتیجه چنین تأثیراتی، می توان فولادهایی را به دست آورد (فولادهای نیتروژنی در پرومتئوس) که در آنها استحکام بالا با شکل پذیری ترکیب می شود، یعنی دقیقاً آن خواصی که در بخش انرژی، در مهندسی مکانیک وجود ندارد، برای به دست آوردن مواد. با مشخصات دلخواه و نانوتکنولوژی دستیابی به چنین موادی را با موفقیت ممکن می سازد.

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

موسسه آموزش عالی ایالتی فدرال

"دانشگاه فنی دولتی Magnitogorsk به نام I.I. G.I. نوسف"

گروه شیمی فیزیک و فناوری شیمیایی

در رشته "تاریخ شیمی و فناوری شیمیایی"

با موضوع "نانو شیمی"

مجری: Perevalova Ksenia Olegovna، دانشجوی سال دوم، گروه zTXB-15.1

سرپرست: پونورکو ایرینا ویتالیونا، دانشیار، کاندیدای علوم فنی، دانشیار

Magnitogorsk، 2017

معرفی

2. مفاهیم اولیه علم نانو

نتیجه

فهرست منابع استفاده شده

معرفی

در تاریخ توسعه بشر، چندین مرحله تاریخی مهم در ارتباط با توسعه مواد و فناوری های جدید وجود دارد.

امروزه علم به امکان عمل مستقیم بر روی اتم ها و مولکول های منفرد نزدیک شده است که اساساً روند جدیدی را در توسعه ایجاد کرده است که نام عمومی نانوتکنولوژی را دریافت کرده است. ایجاد و مطالعه سازه ها و اجسام با پارامترهای کنترل شده و خواص مشخص شده در سطح نانو یکی از مهم ترین مشکلات تکنولوژیکی عصر ماست. این به دلیل خواص منحصر به فرد مواد در حالت نانوساختاری، نزدیک به محدودیت های اساسی، امکان ایجاد مواد "هوشمند" با ویژگی های قابل برنامه ریزی از پیش تعیین شده، توسعه فناوری های جدید برای پردازش مواد و اصلاح سطح آنها، با گرایش کلی به سمت است. کوچک سازی محصولات، ایجاد اشیاء اساساً جدید، دستگاه ها و حتی صنایع جدید.

فناوری نانو طیف وسیعی از حوزه‌های علمی، فناوری و صنعتی را نشان می‌دهد که در یک فرهنگ فناوری واحد بر اساس عملیات با ماده در سطح اتم‌ها و مولکول‌های منفرد ترکیب شده‌اند. این فقط در مورد فن آوری های جدید نیست، بلکه در مورد فرآیندهایی است که تمام بخش های صنعت و حوزه های فعالیت انسانی، از جمله محیط اطلاعات، مراقبت های بهداشتی، اقتصاد و حوزه اجتماعی را تغییر می دهد.

معرفی فناوری نانو مستلزم ایجاد رویکردهای جدید در آموزش مهندسی، انطباق با ایده های جدید است.

در این تحقیق جنبه های اصلی نانوتکنولوژی در نظر گرفته شده است.

1. تاریخچه شکل گیری علم نانو

پیش از تاریخ فناوری‌های نانو مدرن با تلاش‌های تحقیقاتی قرن‌ها دانشمندان بسیاری از کشورهای جهان مرتبط است و مسیر تاریخی طولانی خود را دارد. بیایید مهمترین مراحل را در نظر بگیریم.

1661، فیزیکدان و شیمیدان ایرلندی، آر. بویل، یکی از بنیانگذاران انجمن سلطنتی لندن، در اثر خود "شیمیدان شکاک" به اهمیت بالقوه کوچکترین ذرات - خوشه ها ("جسم ها") اشاره کرد.

نویسنده با انتقاد از دیدگاه ارسطو در مورد ماده که از چهار اصل اساسی (زمین، آتش، آب و هوا) تشکیل شده است، پیشنهاد کرد که تمام اشیاء مادی از اجسام بسیار کوچک تشکیل شده اند که کاملاً پایدار هستند و در ترکیبات مختلف مواد و اجسام مختلفی را تشکیل می دهند.

پس از آن، ایده های دموکریتوس و بویل توسط جامعه علمی پذیرفته شد.

1857 فیزیکدان انگلیسی M. Faraday، بنیانگذار نظریه میدان الکترومغناطیسی، برای اولین بار محلول های کلوئیدی پایدار طلا (سیستم های مایع با کوچکترین ذرات فاز پراکنده، که آزادانه و مستقل از یکدیگر در این فرآیند حرکت می کنند، به دست آورد. حرکت براونی). پس از آن، محلول های کلوئیدی به طور گسترده برای تشکیل نانوسیستم ها مورد استفاده قرار گرفتند.

1861 شیمیدان انگلیسی T. Graham تقسیم مواد را بر اساس درجه پراکندگی ساختار به کلوئیدی (آمورف) و کریستالوئیدی (بلور) معرفی کرد.

نمونه ای از اولین استفاده از فناوری نانو را می توان اختراع فیلم رول در سال 1883 توسط مخترع آمریکایی D. Eastman، بنیانگذار شرکت معروف کداک، فیلم رول که امولسیونی از هالید نقره است که بر روی یک پایه الاستیک شفاف رسوب کرده است در نظر گرفت. (به عنوان مثال، از استات سلولز)، که تحت تأثیر نور تجزیه می شود و نانوذرات نقره خالص را تشکیل می دهد که پیکسل های تصویر هستند.

1900 فیزیکدان آلمانی M. Planck مفهوم کوانتوم عمل (ثابت پلانک) را معرفی کرد - نقطه شروع نظریه کوانتومی که مفاد آن در توصیف رفتار نانوسیستم ها ضروری است.

1905 اولین دانشمندی که از اندازه گیری های نانومتری استفاده کرد، فیزیکدان معروف A. Einstein در نظر گرفته می شود که از نظر تئوری ثابت کرد که اندازه یک مولکول قند یک نانومتر (10-9 متر) است.

1924، فیزیکدان فرانسوی، لوئیس دو بروگلی، ایده خواص موجی ماده را مطرح کرد و بدین وسیله پایه و اساس مکانیک کوانتومی را که حرکت ریزذرات را مطالعه می کند، پی ریزی کرد. قوانین مکانیک کوانتومی به ویژه هنگام ایجاد ساختارهای نانومقیاس مرتبط هستند.

1931 فیزیکدانان آلمانی M. Knoll و E. Ruska یک میکروسکوپ انتقال الکترونی ایجاد کردند که نمونه اولیه نسل جدیدی از دستگاه ها بود که امکان بررسی دنیای نانو اشیاء را فراهم می کرد.

1939 زیمنس اولین میکروسکوپ الکترونی صنعتی را با ? 10 نانومتر

1959، فیزیکدان آمریکایی، برنده جایزه نوبل، آر. فاینمن، در یک سخنرانی معروف در مؤسسه فناوری کالیفرنیا، معروف به "جای زیادی در پایین وجود دارد"، ایده کنترل ساختار ماده در سطح اتمی را بیان کرد: با یادگیری تنظیم و کنترل ساختارها در سطح اتمی، موادی با خواص کاملاً غیرمنتظره به دست خواهیم آورد و اثرات کاملاً غیرمعمولی را کشف خواهیم کرد.

توسعه تکنیک های دستکاری در سطح اتمی بسیاری از مشکلات را حل خواهد کرد. این سخنرانی به نوعی تبدیل به سکوی پرتابی برای تحقیقات نانو شد. بسیاری از ایده های رویایی بیان شده توسط R. Feynman، که فوق العاده به نظر می رسید (در مورد حکاکی خطوطی به عرض چند اتم با پرتو الکترونی، در مورد دستکاری اتم های جداگانه برای ایجاد ساختارهای کوچک جدید، در مورد ایجاد مدارهای الکتریکی در مقیاس نانومتر، در مورد استفاده از نانوساختارها در سیستم های بیولوژیکی)، امروزه قبلاً اجرا شده است.

1966، فیزیکدان آمریکایی آر. یانگ، که در دفتر ملی استاندارد کار می کرد، یک موتور پیزو اختراع کرد که امروزه در میکروسکوپ های کاوشگر اسکن برای موقعیت یابی دقیق یک ابزار نانو استفاده می شود.

1968 کارمندان بخش علمی شرکت آمریکایی Bell A. Cho و D. Arthur مبانی نظری نانوماشینکاری سطح را توسعه دادند.

1971 شرکت‌های Bell و IBM اولین فیلم‌های نیمه‌رسانا با ضخامت تک اتمی - چاه‌های کوانتومی را به دست آوردند، که نشان‌دهنده آغاز عصر نانوتکنولوژی "عملی" بود.

R. Young ایده دستگاه Topografiner را مطرح کرد که به عنوان نمونه اولیه میکروسکوپ کاوشگر عمل می کرد.

1974 اصطلاح "نانو فناوری" برای اولین بار توسط فیزیکدان ژاپنی N. Taniguchi در گزارش خود "درباره مفهوم اساسی نانوتکنولوژی" در یک کنفرانس بین المللی مدتها قبل از شروع کار در مقیاس بزرگ در این زمینه ارائه شد. این اصطلاح برای توصیف پردازش فوق العاده ریز مواد با دقت نانومتری استفاده شد. اصطلاح "نانو فناوری" برای اشاره به مکانیسم هایی با اندازه کوچکتر از یک میکرومتر پیشنهاد شد.

1981 فیزیکدانان آلمانی G. Binning و G. Rohrer، کارمندان IBM (شرکت ماشین های تجاری بین المللی)، یک میکروسکوپ تونل زنی روبشی (جایزه نوبل در سال 1986) ایجاد کردند - اولین وسیله ای که نه تنها به شما امکان می دهد یک تصویر سه بعدی از یک ساختار به دست آورید. از یک ماده رسانای الکتریکی با تفکیک به ترتیب اندازه اتم های منفرد، اما همچنین برای تأثیرگذاری بر ماده در سطح اتمی، یعنی. اتم ها را دستکاری کرده و در نتیجه مستقیماً هر ماده ای را از آنها جمع آوری می کند.

1985 تیمی از دانشمندان متشکل از G. Kroto (انگلیس)، R. Curl، R. Smalley (ایالات متحده آمریکا) شکل آلوتروپیک کربن جدیدی را در طبیعت کشف کردند - فولرن و خواص آن را مطالعه کردند (جایزه نوبل 1996). احتمال وجود مولکول‌های کربن کروی بسیار متقارن در سال 1970 توسط دانشمندان ژاپنی E. Osawa و Z. Yoshilda پیش‌بینی شد.

در سال 1973، دانشمندان روسی D. A. Bochvar و E. G. Galpern پایداری چنین مولکول هایی را با محاسبات نظری شیمیایی کوانتومی اثبات کردند.

1986 یک میکروسکوپ نیروی اتمی روبشی ایجاد شد (نویسندگان - G. Binning، K. Kuatt، K. Gerber، کارکنان IBM، جایزه نوبل در سال 1992)، که بر خلاف میکروسکوپ تونلی روبشی، امکان مطالعه اتمی را فراهم کرد. ساختار نه تنها رسانا، بلکه هر گونه مواد، از جمله مولکول های آلی، اشیاء بیولوژیکی و غیره.

فناوری نانو برای عموم مردم شناخته شده است. مفهوم اساسی سیستم، که دستاوردهای قبلی را درک می کند، در کتاب آینده پژوه آمریکایی، کارمند آزمایشگاه هوش مصنوعی موسسه فناوری ماساچوست E. Drexler "موتورهای خلقت: عصر آینده نانوتکنولوژی" بیان شده است. نویسنده توسعه فعال و کاربرد عملی فناوری نانو را پیش بینی کرد. این پیش بینی که برای چندین دهه محاسبه شده است، گام به گام با پیشروی قابل توجه در زمان توجیه می شود.

1987 اولین ترانزیستور تک الکترونی توسط فیزیکدانان آمریکایی T. Futon و G. Dolan (آزمایشگاه های بل) ساخته شد.

فیزیکدان فرانسوی J.M. لن مفاهیم «خود سازماندهی» و «خودآرایی» را معرفی کرد که در طراحی اشیاء نانویی کلیدی شده اند.

1988-1989 دو گروه مستقل از دانشمندان به رهبری A. Fehr و P. Grunberg پدیده مقاومت مغناطیسی غول پیکر (GMR) را کشف کردند - یک اثر مکانیکی کوانتومی مشاهده شده در لایه‌های نازک لایه‌های فرومغناطیسی و غیر مغناطیسی متناوب، که خود را در کاهش قابل توجهی نشان می‌دهد. مقاومت الکتریکی در حضور میدان مغناطیسی خارجی استفاده از این افکت امکان ثبت داده ها بر روی هارد دیسک با چگالی اطلاعات اتمی را فراهم می کند (جایزه نوبل 2007).

1989 اولین دستاورد عملی نانوتکنولوژی نشان داده شد: با استفاده از یک میکروسکوپ تونلی روبشی ساخته شده توسط IBM، محققان آمریکایی D. Eigler،

E. Schweitzer سه حرف از لوگوی شرکت ("IBM") را از 35 اتم زنون با حرکت متوالی آنها بر روی سطح یک کریستال نیکل ترسیم کرد.

1990 تیمی از دانشمندان به رهبری W. Kretschmer (آلمان) و

D. Huffman (ایالات متحده آمریکا) یک فناوری موثر برای سنتز فولرن ها ایجاد کرد که به مطالعه فشرده خواص آنها و شناسایی مناطق امیدوار کننده کاربرد آنها کمک کرد.

1991 فیزیکدان ژاپنی S. Iijima شکل جدیدی از کربن را کشف کرد

خوشه های بومی - نانولوله های کربنی، که طیف وسیعی از خواص منحصر به فرد را نشان می دهند و مبنایی برای تغییرات انقلابی در علم مواد و الکترونیک هستند.

در ژاپن، یک برنامه دولتی شروع به توسعه تکنیک دستکاری اتم ها و مولکول ها - پروژه فناوری اتمی - کرده است.

1993 اولین آزمایشگاه فناوری نانو در ایالات متحده سازماندهی شد.

1994 اولین نمایش لیزر بر اساس نقاط کوانتومی خودسازماندهی شده (D. Bimberg، آلمان).

1998 فیزیکدان هلندی S. Dekker اولین نانو ترانزیستور را بر اساس نانولوله ها ایجاد کرد.

ژاپن برنامه Astroboy را برای توسعه نانوالکترونیک هایی با قابلیت کار در فضا راه اندازی کرد.

1999، دانشمندان آمریکایی M. Reid و D. Tour اصول یکپارچه ای را برای دستکاری یک مولکول و زنجیره آنها ایجاد کردند.

پایه عنصر میکروالکترونیک بر سد 100 نانومتر غلبه کرده است.

2000 ایالات متحده یک برنامه تحقیقاتی گسترده در زمینه فناوری نانو به نام ابتکار ملی نانوتکنولوژی (NNI) راه اندازی کرد.

فیزیکدان آلمانی R. Magerle فناوری نانوتوموگرافی را پیشنهاد کرد - ایجاد یک تصویر سه بعدی از ساختار داخلی یک ماده با وضوح 100 نانومتر. این پروژه توسط فولکس واگن تامین مالی شد.

2002 کارکنان مرکز تحقیقات هیولت

Packard (ایالات متحده آمریکا) F. Cukes و S. Williams یک فناوری را برای ایجاد تراشه های مبتنی بر نانوسیم های متقاطع با منطق پیچیده پیاده سازی شده در سطح مولکولی به ثبت رساندند.

S. Dekker یک نانولوله کربنی را با DNA ترکیب کرد و یک نانومکانیسم واحد بدست آورد.

2004 دانشگاه منچستر (بریتانیا) گرافن را ایجاد کرد - ماده ای با ساختار گرافیت ضخامت یک اتم، جایگزینی امیدوارکننده برای سیلیکون در مدارهای مجتمع (برای ایجاد گرافن، دانشمندان A. Game و K. Novoselov جایزه نوبل دریافت کردند. در سال 2010).

سال 2005 شرکت Altar Nanotechnologies (ایالات متحده آمریکا) از ایجاد یک نانو انباشته خبر داد.

2006 محققان دانشگاه نورث وسترن ایالات متحده اولین "مطبعات چاپ" را برای نانوساختارها توسعه دادند، تأسیساتی که امکان تولید همزمان بیش از 50000 نانوساختار در محدوده نانومقیاس با دقت اتمی و همان الگوی مولکولی روی سطح را فراهم می‌آورد که پایه و اساس آینده است. تولید انبوه نانو سیستم ها

برای اولین بار در جهان، دانشمندان آمریکایی از IBM موفق به ایجاد یک مدار مجتمع کاملاً کاربردی بر اساس یک نانولوله کربنی شدند.

D. تور از دانشگاه رایس (ایالات متحده آمریکا) اولین نانوسیستم متحرک را ایجاد کرد - یک ماشین مولکولی به اندازه 4 نانومتر.

گروهی از دانشمندان دانشگاه پورتسموث (بریتانیا) اولین سوئیچ بیونانوتکنولوژیک الکترونیکی مبتنی بر DNA را ایجاد کرده‌اند که پایه‌ای امیدوارکننده برای ارتباط بین "دنیای" موجودات زنده و "دنیای" رایانه‌ها است.

دانشمندان مؤسسه فناوری کالیفرنیا (ایالات متحده آمریکا) اولین آنالایزر بیوسنسور خون قابل حمل (آزمایشگاه قابل حمل روی تراشه) را توسعه دادند.

2007 اینتل (ایالات متحده آمریکا) شروع به تولید پردازنده هایی با کوچکترین عنصر ساختاری با اندازه 45 نانومتر کرد.

کارمندان موسسه فناوری (گرجستان، ایالات متحده آمریکا) یک فناوری لیتوگرافی اسکن با وضوح 12 نانومتر توسعه داده اند.

مطالعات، اکتشافات، اختراعات فوق و سایر مطالعات، انگیزه قدرتمندی را به کاربرد روش های نانوتکنولوژی در صنعت داد. توسعه سریع نانوتکنولوژی کاربردی آغاز شد.

اولین نانومواد تجاری ظاهر شدند - نانوپودرها، نانوپوشش ها، نانومواد حجیم، آماده سازی نانوشیمیایی و نانوبیولوژیکی. اولین دستگاه های الکترونیکی، حسگرهایی برای اهداف مختلف مبتنی بر فناوری نانو ایجاد شدند. روش های متعددی برای به دست آوردن نانومواد توسعه یافته است.

بسیاری از کشورهای جهان به طور فعال در تحقیقات در مورد مسائل فناوری نانو در سطح دولت ها و سران کشورها مشارکت دارند و چشم انداز آینده را ارزیابی می کنند. دانشگاه ها و مؤسسات پیشرو جهان (آمریکا، آلمان، ژاپن، روسیه، انگلستان، فرانسه، ایتالیا، سوئیس، چین، اسرائیل و ...) آزمایشگاه ها و دپارتمان های نانوساختارها را به سرپرستی دانشمندان مشهور تأسیس کرده اند.

فناوری‌های نانو در حال حاضر در مهم‌ترین حوزه‌های فعالیت انسانی - الکترونیک رادیویی، حوزه اطلاعات، انرژی، حمل‌ونقل، بیوتکنولوژی، پزشکی و صنایع دفاعی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

امروزه بیش از 50 کشور جهان در تحقیقات نانو فعالیت دارند.

برای نتایج منحصر به فرد تحقیقات در این زمینه، 8 جایزه نوبل اعطا شد.

2. مفاهیم اولیه علم نانو

علم نانو به عنوان یک رشته مستقل تنها در 7-10 سال گذشته ظهور کرده است. مطالعه نانوساختارها جهت مشترک بسیاری از رشته های علمی کلاسیک است. نانوشیمی یکی از جایگاه‌های پیشرو در میان آنها را به خود اختصاص داده است، زیرا امکان عملاً نامحدودی را برای توسعه، تولید و تحقیق نانومواد جدید با خواص مطلوب، اغلب از نظر کیفیت نسبت به مواد طبیعی، باز می‌کند.

نانوشیمی علمی است که به بررسی خواص نانوساختارهای مختلف و همچنین توسعه راه های جدید برای به دست آوردن، مطالعه و اصلاح آنها می پردازد.

وظیفه اصلی نانوشیمی ایجاد رابطه بین اندازه یک نانوذره و خواص آن است.

اشیاء تحقیقات نانوشیمی اجسامی با جرمی هستند که اندازه معادل آنها در فاصله نانومتری (0.1 تا 100 نانومتر) باقی می ماند.

اجسام در مقیاس نانو یک موقعیت میانی بین مواد حجیم از یک سو و اتم ها و مولکول ها از سوی دیگر اشغال می کنند. وجود چنین اجسامی در مواد خواص شیمیایی و فیزیکی جدیدی به آنها می دهد. نانو اشیاء یک حلقه واسط و اتصال دهنده بین جهانی که قوانین مکانیک کوانتومی در آن عمل می کنند و جهانی که قوانین فیزیک کلاسیک در آن عمل می کنند، هستند.

شکل 1. اندازه های مشخصه اشیاء دنیای اطراف

نانوشیمی به بررسی تولید و خواص نانوسیستم‌های مختلف می‌پردازد. نانوسیستم ها مجموعه ای از اجسام هستند که توسط یک گاز یا مایع احاطه شده اند. چنین اجسامی می توانند خوشه ها و مولکول های چند اتمی، نانوذرات و نانوبلورها باشند. اینها اشکال میانی بین اتم ها و اجسام ماکروسکوپی هستند. اندازه سیستم ها بین 0.1 تا 100 نانومتر باقی می ماند.

جدول 1. طبقه بندی اشیاء نانوشیمی بر اساس حالت فاز

طبقه بندی نانوذرات نانو علم نانو

دامنه اشیاء مورد مطالعه توسط نانوشیمی به طور مداوم در حال گسترش است. شیمیدانان همیشه به دنبال این بوده اند که بفهمند اجسام در ابعاد نانومتر چه ویژگی هایی دارند. این منجر به توسعه سریع شیمی کلوئیدی و ماکرومولکولی شد.

در دهه 90-80 قرن بیستم، به لطف روش‌های الکترون، نیروی اتمی و میکروسکوپ تونلی، مشاهده رفتار نانوبلورهای فلزی و نمک‌های معدنی، مولکول‌های پروتئین، فولرن‌ها و نانولوله‌ها و در سال‌های اخیر چنین مشاهداتی امکان‌پذیر شد. عظیم شده اند.

جدول 2. اهداف مطالعات نانوشیمیایی

بنابراین، ویژگی های اصلی نانوشیمی زیر قابل تشخیص است:

1. ابعاد هندسی اجسام در مقیاس نانومتری قرار دارد.

2. تجلی خصوصیات جدید توسط اشیا و مجموعه آنها.

3. امکان کنترل و دستکاری دقیق اشیا;

4. اشیاء و دستگاه هایی که بر اساس اشیاء مونتاژ می شوند، ویژگی های مصرف کننده جدیدی دریافت می کنند.

3. ویژگی های ساختار و رفتار برخی از نانوذرات

نانوذرات ساخته شده از اتم های گازهای بی اثر ساده ترین نانو اشیاء هستند. اتم‌های گازهای بی‌اثر با لایه‌های الکترونی کاملاً پر شده، از طریق نیروهای واندروالسی با یکدیگر تعامل ضعیفی دارند. هنگام توصیف چنین ذرات، از مدل توپ های سخت استفاده می شود.

نانو ذرات فلزی در خوشه های فلزی چند اتم، هر دو نوع پیوند کووالانسی و فلزی قابل تحقق است. نانوذرات فلزی بسیار واکنش پذیر هستند و اغلب به عنوان کاتالیزور استفاده می شوند. نانوذرات فلزی معمولاً شکل درستی به خود می گیرند - هشت وجهی، ایکوسا وجهی، چهار وجهی.

خوشه های فراکتال اجسامی با ساختار شاخه ای هستند: دوده، کلوئیدها، آئروسل های مختلف و آئروژل ها. فراکتال به جسمی گفته می شود که با افزایش بزرگنمایی می توان مشاهده کرد که چگونه ساختار مشابه در آن در همه سطوح و در هر مقیاسی تکرار می شود.

خوشه های مولکولی - خوشه هایی متشکل از مولکول ها. بیشتر خوشه ها مولکولی هستند. تعداد و تنوع آنها بسیار زیاد است. به طور خاص، بسیاری از ماکرومولکول های بیولوژیکی متعلق به خوشه های مولکولی هستند.

فولرن ها ذرات توخالی هستند که توسط چند وجهی اتم های کربن که توسط یک پیوند کووالانسی به هم متصل شده اند تشکیل می شوند. جایگاه ویژه ای در میان فولرن ها توسط ذره ای با 60 اتم کربن - C60، شبیه یک توپ فوتبال میکروسکوپی اشغال شده است.

نانولوله‌ها مولکول‌هایی هستند که در داخل توخالی هستند و تقریباً از 1000000 اتم کربن تشکیل شده‌اند و لوله‌های تک لایه‌ای با قطر حدود یک نانومتر و طول چند ده میکرون هستند. در سطح یک نانولوله، اتم های کربن در راس شش ضلعی های منظم قرار دارند.

4. انواع استفاده کاربردی از نانوشیمی

به طور معمول، نانو شیمی را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

1. نظری

2. تجربی

3. اعمال شد

نانوشیمی نظری با در نظر گرفتن پارامترهایی از وضعیت ذرات مانند مختصات فضایی و سرعت، جرم، ویژگی‌های ترکیب، شکل و ساختار هر نانوذره، روش‌هایی را برای محاسبه رفتار نانو اجسام توسعه می‌دهد.

نانوشیمی تجربی در سه جهت در حال توسعه است. در چارچوب اول، روش‌های طیفی فوق حساس توسعه و استفاده می‌شود که امکان قضاوت درباره ساختار مولکول‌ها، از جمله ده‌ها و صدها اتم را فراهم می‌کند. در چارچوب جهت دوم، پدیده‌ها تحت تأثیرات محلی (محلی) الکتریکی، مغناطیسی یا مکانیکی بر روی نانو اجسام مورد مطالعه قرار می‌گیرند که با استفاده از نانوپروب‌ها و دستکاری‌کننده‌های ویژه اجرا می‌شوند. در چارچوب جهت سوم، ویژگی‌های ماکروسینتیکی مجموعه‌های نانو اجسام و توابع توزیع نانوجسم‌ها بر حسب پارامترهای حالت تعیین می‌شوند.

نانو شیمی کاربردی شامل:

توسعه مبانی نظری برای استفاده از نانوسیستم ها در مهندسی و فناوری نانو، روش های پیش بینی توسعه نانوسیستم های خاص در شرایط استفاده از آنها و همچنین جستجوی روش های بهینه عملیات (نانو شیمی فنی).

ایجاد مدل های نظری رفتار نانوسیستم ها در حین سنتز نانومواد و جستجوی شرایط بهینه برای تولید آنها (نانو شیمی مصنوعی).

بررسی نانوسیستم‌های بیولوژیکی و ایجاد روش‌هایی برای استفاده از نانوسیستم‌ها برای مقاصد دارویی (نانو شیمی پزشکی).

توسعه مدل های نظری برای تشکیل و مهاجرت نانوذرات در محیط و روش های پاکسازی آب های طبیعی یا هوا از نانوذرات (نانو شیمی محیطی).

5. روشهای بدست آوردن نانوذرات

به دست آوردن نانوذرات در فاز گاز:

1 به دست آوردن نانوذرات در فرآیند "تبخیر - تراکم".

در فاز گاز، فرآیندهای زیر اغلب انجام می شود: تبخیر - تراکم (تبخیر در قوس الکتریکی و در پلاسما). ته نشینی؛ واکنش های توپوشیمیایی (کاهش، اکسیداسیون، تجزیه ذرات فاز جامد). در فرآیند "تبخیر - تراکم"، مواد مایع یا جامد در دمای کنترل شده در اتمسفر گاز بی اثر با فشار کم تبخیر می شوند و به دنبال آن تراکم بخار در یک محیط خنک کننده یا بر روی دستگاه های خنک کننده انجام می شود. این روش به دست آوردن ذرات در اندازه های بین دو تا چند صد نانومتر را ممکن می سازد. نانوذرات کوچکتر از 20 نانومتر معمولاً کروی هستند، در حالی که ذرات بزرگتر ممکن است وجهی به نظر برسند.

معمولاً ماده تبخیر شده در یک محفظه گرمایشی با یک بخاری و یک سوراخ (دیافراگم) قرار می گیرد که ذرات تبخیر شده ماده از طریق آن وارد فضای خلاء (با فشار حدود 0.10 Pa) می شود که در آن پرتو مولکولی تشکیل می شود. ذرات که تقریباً به صورت مستقیم حرکت می کنند، روی یک بستر خنک شده متراکم می شوند. گاز از طریق یک دریچه از دستگاه خارج می شود. دمای منبع بسته به شدت مورد نیاز پرتو مولکولی و فشار تعادل روی ماده تبخیر شده انتخاب می شود. می تواند بالاتر یا پایین تر از نقطه ذوب ماده باشد.

لازم به ذکر است که برخی از مواد (به عنوان مثال Sn و Ge) هم به صورت اتم های منفرد و هم به صورت خوشه های کوچک تبخیر می شوند. در پرتوهای مولکولی کم شدت به دست آمده از جریان افیوژن از طریق سوراخ در یک محفظه گرمایش، توزیع یکنواختی از خوشه های کوچک مشاهده می شود. مزیت اصلی روش پرتو مولکولی، توانایی کنترل دقیق شدت پرتو و کنترل نرخ عرضه ذرات به ناحیه چگالش است.

2 تولید نانوذرات در فاز گاز.

روش پرتو مولکولی کم شدت اغلب با روش های رسوب شیمیایی ترکیب می شود. رسوب گذاری در نزدیکی سطح سرد دستگاه یا مستقیماً روی آن در دمای کنترل شده و فشار کاهش یافته انجام می شود تا احتمال برخورد ذرات کاهش یابد.

برای تولید نانوذرات در فاز گاز، از تاسیساتی استفاده می‌شود که در روش‌های تامین و حرارت دادن مواد تبخیر شده، ترکیب محیط گازی، روش‌های اجرای فرآیند تراکم و انتخاب پودر حاصل متفاوت است. به عنوان مثال، پودر بر روی یک استوانه یا درام چرخان سرد شده قرار می گیرد و از آن با یک خراش دهنده به یک ظرف گیرنده تراشیده می شود.

طرح طراحی دستگاه سنتز فاز گاز نانو پودرهای فلزی شامل محفظه کار، درام خنک شده، خراش دهنده، قیف، ظرف دریافت کننده پودر، راکتور لوله ای گرم، دستگاهی برای تامین کنترل شده مواد تبخیر شده و گاز حامل. در یک راکتور لوله ای، ماده تبخیر شده با یک گاز خنثی حامل مخلوط شده و به حالت فاز گاز منتقل می شود.

جریان پیوسته حاصل از خوشه‌ها یا نانوذرات از راکتور به محفظه کاری دستگاه می‌آید که در آن فشاری در حدود 1 تا 50 Pa ایجاد می‌شود. تراکم نانوذرات و رسوب آنها به شکل پودر در سطح یک درام چرخان سرد شده رخ می دهد. با استفاده از یک لیسه، پودر از سطح درام جدا می شود. سپس از طریق قیف وارد مخزن دریافت کننده شده و برای پردازش بیشتر ارسال می شود.

برخلاف تبخیر در خلاء، اتم‌های ماده‌ای که در اتمسفر کمیاب تبخیر می‌شوند، به دلیل برخورد با اتم‌های گاز، انرژی جنبشی خود را سریع‌تر از دست می‌دهند و هسته‌های کریستالی (خوشه‌ها) را تشکیل می‌دهند. هنگامی که آنها متراکم می شوند، ذرات نانوکریستالی تشکیل می شوند. بنابراین، در فرآیند تراکم بخار آلومینیوم در هیدروژن، هلیوم و آرگون در فشارهای مختلف گاز، ذرات با اندازه 20 تا 100 نانومتر به دست می‌آیند.

3 بدست آوردن نانوذرات با استفاده از واکنش های توپوشیمیایی.

با استفاده از واکنش های توپوشیمیایی محیط های گازی خاص با نانوذرات فلزی در لحظه تراکم آنها از فاز بخار، می توان نانوذرات ترکیبات مورد نظر را به دست آورد. برای به دست آوردن ترکیب مورد نظر، برهمکنش فلز تبخیر شده با گاز معرف را نیز می توان مستقیماً در فاز گاز تأمین کرد.

در روش واکنش‌های شیمیایی فاز گاز، سنتز نانومواد به دلیل دگرگونی‌های شیمیایی رخ می‌دهد که در اتمسفر بخار مواد فرار اتفاق می‌افتد. هالیدها (به ویژه کلریدهای فلزی)، اکسی کلریدهای فلزی MeOnClm، آلکوکسیدهای Me(OR)n، ترکیبات آلکیل Me(R)n، بخارات فلزی و غیره به طور گسترده به عنوان معرف اولیه استفاده می شوند. از این روش می توان برای به دست آوردن نانومواد بور، کربن سیاه، فلزات، آلیاژها، نیتریدها، کاربیدها، سیلیسیدها، سولفیدها و سایر ترکیبات استفاده کرد.

در سنتز نانومواد با روش مورد بررسی، خواص محصولات حاصل تا حد زیادی تحت تأثیر طراحی راکتورها، روش گرم کردن معرف‌ها، گرادیان دما در طول فرآیند و تعدادی از عوامل دیگر است.

واکنش های شیمیایی فاز گاز معمولاً در انواع مختلف راکتورهای جریان لوله ای انجام می شود. گسترده ترین راکتورها با گرمایش خارجی ناحیه واکنش هستند. ترکیبات کوارتز، مواد سرامیکی یا آلومینا به عنوان مواد ساختاری برای منطقه واکنش دستگاه ها استفاده می شود.

برهمکنش توپوشیمیایی فاز گاز با پودر برای اعمال پوشش های مختلف بر روی ذرات آن و معرفی افزودنی های اصلاح کننده استفاده می شود. در این حالت لازم است درجه ناهمواری فرآیند کنترل شود تا فاز جامد فقط روی سطح ذرات جدا شود و نه در حجم بین ذرات. به عنوان مثال، واکنش های توپوشیمیایی شامل برهمکنش اکسیدها با نیتروژن در حضور کربن برای سنتز نیتریدها است. به این ترتیب پودرهای نیتریدهای سیلیکون، آلومینیوم، تیتانیوم و زیرکونیوم سنتز می شوند.

ترکیب گاز بی اثر بر سرعت رشد ذرات تأثیر می گذارد. اتم‌های سنگین‌تر محیط با شدت بیشتری انرژی را از اتم‌های متراکم می‌گیرند و در نتیجه به رشد ذرات کمک می‌کنند، همانطور که کاهش دمای خنک‌کننده نیز به رشد ذرات کمک می‌کند. با تغییر فشار گاز و ترکیب محیط گازی موجود در دستگاه، می توان نانوذراتی در اندازه های مختلف به دست آورد. بنابراین، جایگزینی هلیوم با آرگون یا زنون، اندازه نانوذرات حاصل را چندین برابر افزایش می دهد.

تولید نانو پودرها در فاز گاز با کشش سطحی نسبتا کم در فصل مشترک گاز جامد تسهیل می شود. افزایش کشش سطحی منجر به تراکم نانوذرات در سنگدانه می شود. در عین حال، دمای بالا فرآیندهای انتشار را تسریع می کند، که باعث رشد ذرات و تشکیل پل های حالت جامد بین ذرات می شود. مشکل اصلی روش مورد بررسی، جداسازی نانوذرات از فاز گاز در شرایطی است که غلظت ذرات در جریان گاز کم و دمای گاز به اندازه کافی بالا باشد. برای جذب نانوذرات، از دستگاه‌های فیلتر مخصوص (به عنوان مثال، فیلترهای سرامیکی-فلزی، رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیک)، ته‌نشینی گریز از مرکز ذرات جامد در سیکلون‌ها و هیدروسیکلون‌ها و سانتریفیوژهای مخصوص گاز استفاده می‌شود.

نانوذرات می توانند از تجزیه در دمای بالا جامدات حاوی کاتیون های فلزی، آنیون های مولکولی یا ترکیبات آلی فلزی تشکیل شوند. به این فرآیند ترمولیز می گویند. به عنوان مثال، ذرات کوچک لیتیوم را می توان با تجزیه لیتیوم آزید LiN به دست آورد. این ماده در یک لوله کوارتز تخلیه شده قرار می گیرد و تا دمای 400 درجه سانتیگراد در دستگاه گرم می شود. در دمای حدود 370 درجه سانتیگراد، آزید با آزاد شدن گاز N2 تجزیه می شود، که می تواند با افزایش فشار در فضای تخلیه شده تعیین شود. پس از چند دقیقه، فشار به سطح اولیه خود کاهش می یابد که نشان می دهد تمام N2 حذف شده است. اتم های لیتیوم باقیمانده به ذرات فلز کلوئیدی کوچک تبدیل می شوند. از این روش می توان برای به دست آوردن ذرات با اندازه های کمتر از 5 نانومتر استفاده کرد. ذرات را می توان با وارد کردن گاز مناسب به داخل محفظه غیرفعال کرد.

به دست آوردن نانوذرات در فاز مایع:

1 تراکم شیمیایی

روش های شیمیایی برای به دست آوردن نانوذرات و سیستم های فوق ریز برای مدت طولانی شناخته شده است. یک محلول کلوئیدی از یک سل طلا (قرمز) با اندازه ذرات 20 نانومتر در سال 1857 به دست آمد. ام. فارادی. پایداری انباشتی سل با تشکیل یک لایه الکتریکی دوتایی بر روی سطح مشترک محلول جامد و ظاهر مولفه الکترواستاتیکی فشار جداکننده که عامل اصلی پایدارسازی این سیستم است، توضیح داده می‌شود.

ساده ترین و پرکاربردترین روش، سنتز نانوذرات در محلول ها در طی واکنش های مختلف است. برای به دست آوردن نانوذرات فلزی از واکنش های احیا استفاده می شود که در آن از آلومینیوم و بوروهیدریدها، تترابورات ها، هیپوفسفیت ها و بسیاری دیگر از ترکیبات معدنی و آلی به عنوان عامل احیا کننده استفاده می شود.

ذرات نانومتری نمک ها و اکسیدهای فلزی اغلب در واکنش های تبادلی و هیدرولیز به دست می آیند. به عنوان مثال، یک سل طلا با اندازه ذرات 7 نانومتر را می توان با احیای کلرید طلا با بوروهیدرید سدیم با استفاده از دودکانتیول به عنوان تثبیت کننده به دست آورد. تیول ها به طور گسترده ای برای تثبیت نانوذرات نیمه هادی استفاده می شوند. این روش امکانات بسیار گسترده ای دارد و به دست آوردن مواد حاوی ماکرومولکول های فعال بیولوژیکی را ممکن می سازد.

2 رسوب در محلول ها و مذاب ها.

رسوب در محلول ها

قوانین کلی حاکم بر تشکیل نانوذرات در محیط مایع به عوامل بسیاری بستگی دارد: ترکیب و خواص ماده اولیه (محلول، مذاب). ماهیت نمودار تعادل فازهای سیستم مورد بررسی؛ روشی برای ایجاد فوق اشباع محلول یا مذاب؛ تجهیزات مورد استفاده و نحوه عملکرد آن

در مورد سنتز فازهای لازم، پودر پس از خشک شدن تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد و یا این فازها در یک فاز ترکیب می شوند. پس از عملیات حرارتی، سنگدانه ها به اندازه نانوذرات تجزیه می شوند.

مواد اولیه و حلال به گونه‌ای انتخاب می‌شوند که بتوان محصولات فرعی را در طول شستشو و عملیات حرارتی بعدی بدون آلودگی محیطی به طور کامل از محصول مورد نظر حذف کرد. برای اختلاط موثر معرف ها، دستگاه های اختلاط با انواع همزن (پروانه، میله، توربین)، اختلاط گردشی با استفاده از پمپ ها (گریز از مرکز و چرخ دنده)، دستگاه های پخش کننده (نازل، نازل، انژکتور، دیسک های چرخان، سمپاش های صوتی و غیره) هستند. استفاده شده.

از یک طرف، برای افزایش بهره وری راکتور، حلالیت مواد اولیه باید بالا باشد. با این حال، هنگام به دست آوردن نانوذرات، این امر باعث افزایش محتوای جرمی آنها در سوسپانسیون حاصل و احتمال ترکیب شدن آنها در سنگدانه ها می شود.

از سوی دیگر، برای اطمینان از درجه بالایی از عدم تعادل در تشکیل فاز جامد، لازم است از محلول های اشباع مواد اولیه استفاده شود. به منظور حفظ بخش کوچکی از نانوذرات در حالت تعلیق، استفاده از مواد اولیه با محلول ضعیف مناسب است. در این صورت بهره وری راکتور کاهش می یابد. امکان دیگر استفاده از مقدار کمی رسوب دهنده و مقدار زیادی رسوب دهنده است. هنگام رسوب در محلول های آبی، محلول های آمونیاک، کربنات آمونیوم، اسید اگزالیک یا اگزالات آمونیوم اغلب به عنوان رسوب کننده استفاده می شود. نمک های بسیار محلول اسیدهای نیتریک، کلریدریک یا استیک به عنوان مواد اولیه در طول بارش انتخاب می شوند.

با تنظیم pH و دمای محلول می توان شرایطی را برای به دست آوردن هیدروکسیدهای پراکنده ایجاد کرد. سپس محصول کلسینه شده و در صورت لزوم کاهش می یابد. پودرهای فلزی به دست آمده دارای اندازه کروی 50 تا 150 نانومتر یا نزدیک به شکل کره هستند. از روش رسوب دهی می توان برای به دست آوردن مواد اکسید فلز و اکسید فلز، ترکیبات مبتنی بر آنها، فریت ها و نمک های مختلف استفاده کرد.

مرحله مسئولی که خواص پودر حاصل را تعیین می کند جدا شدن آن از فاز مایع است. با ظاهر شدن یک رابط گاز و مایع، نیروهای لاپلاس و ذرات تراکم پذیر به شدت افزایش می یابد. در نتیجه عمل این نیروها، فشارهای فشاری مرتبه مگا پاسکال در ذرات طیف نانومقیاس ایجاد می شود که هنگام فشرده سازی ذرات درشت به محصولات متخلخل یکپارچه استفاده می شود. در این حالت شرایط هیدروترمال در منافذ سنگدانه ایجاد می شود که منجر به افزایش حلالیت ذرات و تقویت سنگدانه ها به دلیل مکانیسم انحلال-تراکم می شود. ذرات به یک سنگدانه قوی و سپس به یک کریستال جداگانه ترکیب می شوند.

برای حذف فاز مایع از رسوب، از فرآیندهای فیلتراسیون، سانتریفیوژ، الکتروفورز و خشک کردن استفاده می شود. احتمال تشکیل سنگدانه های قوی را می توان با جایگزینی آب با حلال های آلی و همچنین استفاده از سورفکتانت ها، خشک کردن انجمادی و استفاده از عامل خشک کننده در شرایط فوق بحرانی کاهش داد.

یکی از انواع فناوری برای به دست آوردن نانوذرات در محیط مایع، انحلال کنترل شده ذرات بزرگتر در حلال های مناسب است. برای این کار لازم است روند انحلال آنها در محدوده اندازه نانو کاهش یا حتی متوقف شود. به همین ترتیب، در مواردی که اندازه آنها بزرگتر از حد لازم است، می توان اندازه ذرات به دست آمده را با روش های ذکر شده انجام داد.

بارش در مذاب.

با این روش، محیط مایع، نمک های مذاب یا فلزات است (بیشتر از نمک های مذاب استفاده می شود). تشکیل فاز جامد در دمای به اندازه کافی بالا رخ می دهد، زمانی که فرآیندهای انتشار باعث سرعت بالای رشد کریستال می شود. مشکل اصلی در این مورد، حذف جذب توسط پودر سنتز شده از اجزای ترکیبات جانبی است. برای جداسازی پودر سنتز شده پس از سرد شدن، نمک را در حلال های مناسب حل می کنند.

با تغییر درجه عدم تعادل فرآیند، می توان ساختار ماده را کنترل کرد. اگر این فرآیند در مرحله ای که فاز جامد دارای ابعاد نانو است متوقف شود، می توان به یک نانو ماده دست یافت. با این حال، انجام این کار به دلیل سرعت بالای انتقال جرم انتشار در دمای به اندازه کافی بالا از محیط بسیار دشوار است.

این روش برای به دست آوردن نانوذرات با حل کردن ذرات بزرگتر اولیه امیدوارکننده تر است. در این صورت، اگر محیط حل کننده، به عنوان مثال، شیشه ای، نقش ماتریس نانوذرات را ایفا کند، می توان بلافاصله یک نانوکامپوزیت به دست آورد.

3 روش سل-ژل.

روش سل-ژل شامل چندین مرحله اصلی تکنولوژیکی است. در ابتدا، محلول های آبی یا آلی از مواد اولیه به دست می آید. سل ها (سیستم های کلوئیدی) با فاز پراکنده جامد و محیط پخش مایع از محلول ها برای به دست آوردن یک سل تشکیل می شوند، به عنوان مثال از هیدرولیز نمک های بازهای ضعیف یا الکلات استفاده می شود. می توانید از واکنش های دیگری که منجر به تشکیل سل های پایدار و غلیظ می شود (به عنوان مثال، استفاده از پپتیزرها - موادی که از تجزیه دانه های ذرات در سیستم های پراکنده جلوگیری می کنند) استفاده کنید. اعمال یک لایه محافظ از پلیمرها یا سورفکتانت های محلول در آب بر روی نانوذرات در طول هیدرولیز، که در طول هیدرولیز به همراه آب اضافه می شوند، موثر است.

پس از آن، زمانی که بخشی از آب از آن با حرارت دادن، استخراج با حلال مناسب از آن خارج می شود، به ژل تبدیل می شود. در برخی موارد، یک سل آبی به یک مایع آلی گرم شده و غیر قابل اختلاط با آب اسپری می شود.

با تبدیل یک سل به ژل، سیستم های کلوئیدی ساختار یافته به دست می آیند. ذرات جامد فاز پراکنده در یک شبکه فضایی شل به هم متصل می شوند که حاوی یک محیط پراکندگی مایع در سلول های خود است و سیستم را به عنوان یک کل از سیالیت محروم می کند. تماس بین ذرات به راحتی و به طور برگشت پذیر تحت تأثیرات مکانیکی و حرارتی از بین می رود. ژل های دارای محیط پراکندگی آبی هیدروژل و آنهایی که دارای محیط پراکندگی هیدروکربنی هستند ارگانوژل نامیده می شوند.

با خشک کردن ژل، می توان آئروژل یا زیروژل - اجسام ریز متخلخل شکننده (پودر) به دست آورد. از پودرها برای قالب گیری محصول، اسپری پلاسما و غیره استفاده می شود. ژل را می توان به طور مستقیم برای تولید فیلم یا محصولات یکپارچه استفاده کرد. در حال حاضر، روش سل-ژل به طور گسترده برای به دست آوردن نانوذرات از مواد غیر فلزی غیر آلی استفاده می شود.

4 روش الکتروشیمیایی برای به دست آوردن نانوذرات.

روش الکتروشیمیایی با آزاد شدن ماده ای در کاتد در طی الکترولیز کاتیون ها و آنیون های ساده و پیچیده همراه است. اگر سیستمی متشکل از دو الکترود و محلول الکترولیت (مذاب) در مدار جریان الکتریکی مستقیم قرار گیرد، واکنش‌های کاهش اکسیداسیون در الکترودها رخ می‌دهد. در آند (الکترود مثبت)، آنیون ها الکترون اهدا می کنند و اکسید می شوند. در کاتد (الکترود منفی)، کاتیون ها الکترون می گیرند و کاهش می یابند. رسوبی که بر روی کاتد در نتیجه کریستالیزاسیون الکتریکی تشکیل می شود، از نظر مورفولوژیکی، می تواند یک لایه شل یا متراکم از بسیاری از میکروکریستالیت ها باشد.

بافت رسوب تحت تأثیر عوامل زیادی از جمله ماهیت ماده و حلال، نوع و غلظت یون های محصول مورد نظر و ناخالصی های خارجی، خواص چسبندگی ذرات رسوب شده، دمای محیط، پتانسیل الکتریکی، شرایط انتشار و موارد دیگر. یکی از جهت‌گیری‌های علمی امیدوارکننده، استفاده از سنتز الکتروشیمیایی برای طراحی مواد نانوساختار است. ماهیت آن در تشکیل تک لایه‌های دو بعدی (Langmuir) از نانوذرات فلزی تحت ماتریس‌های سورفکتانت تک‌لایه در طی کاهش الکتریکی با کنترل جنبشی نهفته است. مزایای اصلی روش در دسترس بودن آزمایشی و توانایی کنترل و مدیریت فرآیند به دست آوردن نانوذرات است.

به دست آوردن نانوذرات با استفاده از پلاسما:

1 سنتز شیمیایی پلاسما.

یکی از متداول ترین روش های شیمیایی برای به دست آوردن پودرهای فوق ریز فلزات، نیتریدها، کاربیدها، اکسیدها، بوریدها و مخلوط آنها، سنتز شیمیایی- پلاسما است. این روش با واکنش بسیار سریع (در 10.3 - 10.6 ثانیه) که به دور از تعادل پیش می رود و سرعت بالای تشکیل فاز جدید با سرعت نسبتاً کم رشد آنها مشخص می شود.

در سنتز پلاسما-شیمیایی، از نیتروژن، آمونیاک، هیدروکربن، پلاسمای آرگون در دمای پایین (400 - 800 K) استفاده می شود که با استفاده از قوس الکتریکی، میدان الکترومغناطیسی با فرکانس بالا یا ترکیبی از آنها در راکتورهایی به نام پلاسماترون ایجاد می شود. . در آنها، جریان مواد اولیه (گاز، مایع یا جامد) به سرعت از منطقه ای که پلاسما در آن نگهداری می شود پرواز می کند و از آن برای انجام واکنش های تبدیل شیمیایی انرژی دریافت می کند. خود ماده منشا نیز می تواند گاز تشکیل دهنده پلاسما باشد.

این راکتور شامل اجزای اصلی زیر است: الکترودها، نازل‌های ورودی گاز تشکیل‌دهنده پلاسما، سیم‌پیچ‌های مغناطیس الکترومغناطیس برای حفظ قوس پلاسما، نازل‌هایی برای معرفی معرف‌ها، دستگاه‌های ورودی گاز سرد و گیرنده‌ای برای محصولات سنتز. ستون قوس تشکیل شده بین الکترودها یک جریان پلاسما را تشکیل می دهد، در حالی که دمای 1200-4500 کلوین در راکتور به دست می آید.محصولات حاصل به روش های مختلف خاموش می شوند: در مبدل های حرارتی لوله ای، با غرق کردن جریان مخلوط واکنش دهنده با جت های سرد. گازها یا مایعات، در نازل های خنک شده لاوال.

ویژگی های پودرهای حاصل به مواد خام مورد استفاده، تکنولوژی سنتز و نوع مشعل پلاسما بستگی دارد. ذرات آنها تک بلور هستند و ابعادی بین 10 تا 100 نانومتر یا بیشتر دارند. فرآیندهایی که در طی سنتز شیمیایی پلاسما و روش فاز گاز برای به دست آوردن نانوذرات اتفاق می‌افتد به یکدیگر نزدیک هستند. پس از برهمکنش در پلاسما، تشکیل ذرات فعال در فاز گاز رخ می دهد. در آینده لازم است اندازه های نانو آنها حفظ شود و از فاز گاز جدا شوند.

پودرهای سنتز پلاسما-شیمیایی با توزیع اندازه گسترده نانوذرات و در نتیجه وجود ذرات نسبتاً بزرگ (حداکثر 1 تا 5 میکرومتر) مشخص می‌شوند، یعنی گزینش پذیری پایین فرآیند و همچنین بالا بودن آن. محتوای ناخالصی در پودر

برای به دست آوردن نانوذرات، نه تنها می توان از روش رشد آنها، بلکه از انحلال ذرات بزرگتر در پلاسما نیز استفاده کرد. در عمل از راکتورهایی استفاده می شود که در حجم کاری آنها تابش لیزر از طریق یک پنجره خاص و جریان مخلوط واکنش وارد می شود. در منطقه تقاطع آنها، یک منطقه واکنش ظاهر می شود، جایی که تشکیل ذرات رخ می دهد. اندازه ذرات به فشار راکتور و شدت تابش لیزر بستگی دارد. کنترل پارامترهای تابش لیزر بسیار ساده‌تر است (نسبت به پلاسمای فرکانس بالا یا قوس الکتریکی)، که امکان به دست آوردن توزیع اندازه ذرات باریک‌تر را فراهم می‌کند. به این ترتیب پودر نیترید سیلیکون با اندازه ذرات 10 تا 20 نانومتر به دست آمد.

2 روش فرسایشی الکتریکی.

ماهیت روش تشکیل قوس بین الکترودهای غوطه ور در حمام مایع است. در این شرایط، ماده الکترودها تا حدی پراکنده می شود و با مایع برهمکنش می کند و پودر پراکنده را تشکیل می دهد. به عنوان مثال، فرسایش الکتریکی الکترودهای آلومینیوم در آب منجر به تشکیل پودر هیدروکسید آلومینیوم می شود.

رسوب جامد حاصل با فیلتراسیون، سانتریفیوژ و الکتروفورز از فاز مایع جدا می شود. سپس پودر خشک شده و در صورت لزوم از قبل خرد می شود. در فرآیند عملیات حرارتی بعدی، محصول مورد نظر از پودر سنتز می شود که از آن ذراتی با اندازه دلخواه در فرآیند جداسازی به دست می آید. در صورتی که ذرات بزرگ در فاز مایع قرار گیرند، می توان از این روش برای به دست آوردن ذرات با اندازه نانو استفاده کرد.

3 سنتز موج شوک یا انفجار.

با این روش، نانوذرات در پلاسمای تشکیل شده در حین انفجار مواد منفجره قوی (HEs) در یک محفظه انفجار (لوله انفجار) به دست می‌آیند.

بسته به قدرت و نوع وسیله انفجاری، برهمکنش موج شوک بر روی ماده در مدت زمان بسیار کوتاه (دهم میکروثانیه) در دمای بیش از 3000 کلوین و فشار چند ده هکتوپاسکال انجام می شود. تحت چنین شرایطی، یک انتقال فاز در مواد با تشکیل ساختارهای نانو اندازه اتلافی منظم امکان پذیر است. روش موج ضربه ای برای موادی که در فشارهای بالا سنتز می شوند مانند پودرهای الماس، نیترات بور مکعبی و غیره موثرتر است.

در طی تبدیل انفجاری مواد منفجره متراکم با تعادل اکسیژن منفی (مخلوطی از TNT و RDX)، کربن در محصولات واکنش وجود دارد که از آن یک فاز پراکنده الماس با اندازه ذرات 4-5 نانومتر تشکیل می‌شود.

با قرار دادن ساختارهای متخلخل فلزات مختلف و نمک‌های آنها، ژل‌های هیدروکسیدهای فلزی در معرض اثر موج شوک ناشی از بار انفجاری، نانوپودرهای اکسیدهای Al، Mg، Ti، Zn، Si و غیره به دست می‌آیند.

مزیت روش سنتز موج ضربه ای امکان به دست آوردن نانوپودر ترکیبات مختلف نه تنها فازهای معمولی، بلکه فازهای پرفشار نیز می باشد. با این حال، کاربرد عملی روش مستلزم امکانات و تجهیزات تکنولوژیکی ویژه برای انفجار است.

سنتز مکانیکی شیمیایی

با این روش پردازش مکانیکی جامدات فراهم می شود که در نتیجه آسیاب و تغییر شکل پلاستیک مواد رخ می دهد. سنگ زنی مواد همراه با شکستن پیوندهای شیمیایی است که احتمال تشکیل بعدی پیوندهای شیمیایی جدید، یعنی وقوع واکنش های مکانیکی شیمیایی را از پیش تعیین می کند.

عمل مکانیکی در هنگام سنگ زنی مواد به صورت پالسی است. در این حالت، ظهور میدان تنش و شل شدن متعاقب آن در تمام مدت ماندن ذرات در راکتور رخ نمی دهد، بلکه تنها در لحظه برخورد ذرات و در مدت کوتاهی پس از آن رخ می دهد. عمل مکانیکی نه تنها تکانشی است، بلکه موضعی است، زیرا در کل جرم جامد رخ نمی دهد، بلکه تنها در جایی که یک میدان تنش ایجاد می شود و سپس آرام می شود، رخ می دهد.

تاثیر انرژی آزاد شده در درجه بالایی از عدم تعادل در هنگام ضربه یا سایش، به دلیل رسانایی حرارتی کم جامدات، منجر به این واقعیت می شود که بخشی از ماده به شکل یون و الکترون - در حالت پلاسما است. . فرآیندهای مکانیکی شیمیایی در یک جامد را می توان با استفاده از تئوری فونون تخریب اجسام شکننده توضیح داد (فونون یک کوانتوم انرژی از ارتعاشات الاستیک یک شبکه کریستالی است).

سنگ زنی مکانیکی مواد جامد در آسیاب های سنگ زنی بسیار ریز (توپ، سیاره، ارتعاش، جت) انجام می شود. هنگامی که بدنه های کار با مواد خرد شده در تعامل هستند، گرمایش کوتاه مدت موضعی آن تا دمای بالا (پلاسما) امکان پذیر است که در شرایط عادی در دماهای بالا به دست می آید.

به صورت مکانیکی می توان نانوپودرهایی با اندازه ذرات 200 تا 5 تا 10 نانومتر بدست آورد. بنابراین، هنگام آسیاب مخلوطی از فلز و کربن برای

48 ساعت ذرات TiC، ZrC، VC و NbC با اندازه‌های 7 تا 10 نانومتر به‌دست آمد. در یک آسیاب گلوله ای، از مخلوطی از کربن تنگستن و پودر کبالت با اندازه ذرات اولیه حدود 75 میکرومتر، ذرات نانوکامپوزیت WC-Co با اندازه ذرات 11-12 نانومتر در 100 ساعت به دست آمد.

روش های بیوشیمیایی برای به دست آوردن نانومواد.

نانومواد همچنین می توانند در سیستم های بیولوژیکی تولید شوند. در بسیاری از موارد، موجودات زنده مانند برخی باکتری ها و تک یاخته ها، مواد معدنی با ذرات و ساختارهای میکروسکوپی در محدوده اندازه نانومتری تولید می کنند.

فرآیندهای بیومرینالیزاسیون با مکانیسم‌های کنترل بیوشیمیایی خوب عمل می‌کنند که منجر به تولید مواد با ویژگی‌های کاملاً مشخص می‌شود.

موجودات زنده را می توان به عنوان منبع مستقیم مواد بسیار ریز مورد استفاده قرار داد که خواص آنها را می توان با تغییر شرایط بیولوژیکی سنتز یا پردازش تغییر داد. مواد فوق‌العاده ریز به‌دست‌آمده با روش‌های سنتز بیوشیمیایی می‌توانند به‌عنوان مواد اولیه برای برخی از روش‌های آزمایش‌شده و شناخته‌شده برای سنتز و پردازش نانومواد، و همچنین در تعدادی از فرآیندهای فناوری استفاده شوند. تاکنون آثار کمی در این راستا انجام شده است، اما از قبل می‌توان به نمونه‌هایی از تولید و استفاده از نانومواد بیولوژیکی اشاره کرد.

در حال حاضر، مواد بسیار ریز را می توان از تعدادی از اشیاء بیولوژیکی، به عنوان مثال، فریتین ها و پروتئین های مرتبط حاوی آهن، باکتری های مغناطیسی و غیره به دست آورد. بنابراین، فریتین ها (نوعی پروتئین) به موجودات زنده توانایی سنتز ذرات هیدروکسیدهای آهن و اکسی فسفات ها در اندازه نانومتر را می دهند. توانایی باکتری‌های مگنتوتاکتیک در استفاده از خطوط میدان مغناطیسی زمین برای جهت‌گیری خود، داشتن زنجیره‌ای از ذرات مگنتیت تک‌دامنه‌ای با اندازه نانو (۴۰ تا ۱۰۰ نانومتر) را ممکن می‌سازد.

همچنین می توان با استفاده از میکروارگانیسم ها به نانومواد دست یافت. در حال حاضر باکتری هایی کشف شده اند که گوگرد، آهن، هیدروژن و سایر مواد را اکسید می کنند. با کمک میکروارگانیسم ها، انجام واکنش های شیمیایی برای استخراج فلزات مختلف از سنگ معدن، با دور زدن فرآیندهای تکنولوژیکی سنتی امکان پذیر شد. به عنوان مثال، فناوری شستشوی باکتریایی مس از مواد سولفیدی، اورانیوم از سنگ معدن، جداسازی ناخالصی های آرسنیک از کنسانتره قلع و طلا است.

در برخی از کشورها در حال حاضر تا 5 درصد مس، مقدار زیادی اورانیوم و روی با روش های میکروبیولوژیکی به دست می آید. پیش نیازهای خوبی برای استفاده از فرآیندهای میکروبیولوژیکی برای استخراج منگنز، بیسموت، سرب، ژرمانیوم از سنگ معدن‌های کربناته ضعیف وجود دارد که توسط مطالعات آزمایشگاهی تأیید شده است. با کمک میکروارگانیسم ها می توان طلای ریز منتشر شده را در کنسانتره آرسنوپیریت باز کرد. بنابراین، جهت جدیدی در میکروبیولوژی فنی پدیدار شده است که هیدرومتالورژی میکروبیولوژیکی نامیده می شود.

سنتز کریوشیمیایی

فعالیت بالای اتم ها و خوشه های فلزی در غیاب تثبیت کننده ها باعث واکنش به ذرات بزرگتر می شود. فرآیند تجمع اتم های فلزی عملاً بدون انرژی فعال سازی پیش می رود. تثبیت اتم‌های فعال تقریباً همه عناصر سیستم تناوبی در دماهای پایین (77 کلوین) و بسیار پایین (4 تا 10 کلوین) با روش جداسازی ماتریسی به دست آمد. ماهیت این روش استفاده از گازهای بی اثر در دماهای بسیار پایین است. اغلب از آرگون و زنون به عنوان ماتریس استفاده می شود. جفت اتم های فلزی با یک گاز بی اثر بزرگ، معمولاً هزار برابر، بر روی سطح خنک شده تا 10 تا 12 کلوین متراکم می شوند. رقت قابل توجه گازهای بی اثر و دماهای پایین عملاً امکان انتشار اتم های فلز را منتفی می کند. در میعانات تثبیت شده است. خواص فیزیکوشیمیایی چنین اتم هایی با روش های طیفی و رادیویی مختلف مورد مطالعه قرار می گیرد.

فرآیندهای اصلی نانوتکنولوژی کرایوشیمیایی:

1 تهیه و پخش محلول ها.

در نتیجه انحلال ماده یا مواد اولیه در یک یا آن حلال، می توان به بالاترین درجه ممکن از اختلاط اجزاء در محلول همگن دست یافت، که در آن درجه بالایی از دقت تطابق با ترکیب مشخص شده است. تضمین. رایج ترین حلال مورد استفاده آب است. اما می توان از حلال های دیگری که به راحتی منجمد و تصعید می شوند استفاده کرد.

سپس محلول به دست آمده را به قطره های جداگانه به اندازه مورد نیاز پراکنده می کنند و تا زمانی که رطوبت کاملاً منجمد شود خنک می شوند. فرآیند پراکندگی هیدرودینامیکی به دلیل انقضای محلول از طریق نازل ها و فیلترهای مختلف و همچنین استفاده از نازل انجام می شود.

اسناد مشابه

اطلاعات کلی در مورد روش های بدست آوردن نانوذرات. فرآیندهای اساسی نانوتکنولوژی کرایوشیمیایی. تهیه و پراکندگی محلول ها. روش های بیوشیمیایی برای به دست آوردن نانومواد. انجماد قطرات مایع. خروج گازهای مافوق صوت از یک نازل.

مقاله ترم، اضافه شده در 2010/11/21


مفاهیم اساسی نانوتکنولوژی و توسعه نانوشیمی. نقش کربن در نانو جهان کشف فولرن ها به عنوان شکلی از وجود کربن. انواع نانومواد هوشمند: بیومیمتیک، زیست تخریب پذیر، فروسیال، نرم افزار و سخت افزار پیچیده.

ارائه، اضافه شده در 08/12/2015


جنبه های اصلی که به حوزه نانوشیمی مربوط می شود. طبقه بندی اثرات اندازه بر اساس مایر، دلایل وقوع آنها. طرح کار و نمای کلی میکروسکوپ نیروی اتمی. طبقه بندی نانومواد بر اساس ابعاد خواص نانولوله های کربنی

ارائه، اضافه شده در 2015/07/13


خواص و طبقه بندی نانوذرات: نانو خوشه ها و نانو ذرات مناسب. کشت های سلولی مورد استفاده برای مطالعات سمیت آزمایشگاهی: سرطان ریه، آمنیون و لنفوسیت انسانی، کاردیومیوسیت موش. بررسی سمیت سلولی نانومواد.

مقاله ترم، اضافه شده در 2014/05/14


کاربرد نانوتکنولوژی در پزشکی تاثیر نانوذرات بر بدن انسان کاربردهای پزشکی میکروسکوپ های پروب روبشی به دست آوردن تک کریستال در حمام دو لایه. دستگاه های تهیه دارو با سبیل.

پایان نامه، اضافه شده 06/04/2015


ویژگی های بدست آوردن نانو ذرات نقره با روش احیای شیمیایی در محلول ها. اصل کاهش تابش شیمیایی یون های فلزی در محلول های آبی. تشکیل ذرات فلزی بررسی اثر pH بر میزان پیک پلاسمون.

مقاله ترم، اضافه شده 12/11/2008


تاثیر انرژی سطحی اضافی بر برهمکنش چسبندگی نانوذرات. تک لایه جذب سورفکتانت. غلظت محلی و تشکیل ساختار نانومقیاس جزیره ای تأثیر سورفکتانت ها بر نیروهای سطحی و پایداری نانوسیستم های لیوفوبیک

تست، اضافه شده در 2011/02/17


خصوصیات نانوذرات نقره تأثیر آنها بر زنده ماندن لنفوسیت های انسانی با توجه به نتایج آزمایش MTT. کشت سلولی برای مطالعات سمیت آزمایشگاهی استفاده می شود. بررسی سمیت سلولی نانومواد در کشت سلولی پستانداران.

مقاله ترم، اضافه شده 05/04/2014


الگوهای تشکیل نانوفاز در محلول. روش تهیه کاتالیزور روش تهیه نانوذرات پالادیوم تثبیت شده در لایه های فوق نازک کیتوزان ته نشین شده بر روی آلومینا. خواص فیزیکی و شیمیایی نانوکامپوزیت ها

پایان نامه، اضافه شده 12/04/2014


نانو ذرات مغناطیسی فلزات خواص فیزیکی و شیمیایی محلول های میسلی مطالعه هدایت سنجی، سنتز نانوذرات کبالت در میسل مستقیم. به دست آوردن فیلم لانگمویر-بلاجت، الکترون روبشی و میکروسکوپ نیروی اتمی.

نانو شیمی

شیمی و فارماکولوژی

علم نانو به عنوان یک رشته مستقل تنها در 7-10 سال گذشته ظهور کرده است. مطالعه نانوساختارها جهت مشترک بسیاری از رشته های علمی کلاسیک است. نانوشیمی یکی از جایگاه های پیشرو در میان آنها را به خود اختصاص داده است، زیرا امکانات تقریبا نامحدودی را برای توسعه، تولید و تحقیق ...

آژانس فدرال آموزش دانشگاه علوم تربیتی دولتی اومسک دانشکده شیمی و زیست شناسی
گروه شیمی و روش های تدریس شیمی

نانو شیمی

تکمیل شده توسط: دانشجو 1-XO Kuklina N.E.

بررسی شده توسط: داوطلب علوم شیمی، دانشیار Bryansky B.Ya.

اومسک 2008

§1. تاریخچه شکل گیری علم نانو……………………………………………………………………

§2. مفاهیم پایه علم نانو…………………………………………………………………….

§3. ویژگی های ساختار و رفتار برخی از نانوذرات……………………………………

§4. انواع کاربردهای نانوشیمی………………………………………………………………………

§5. روشهای بدست آوردن نانوذرات………………………………………………………………………………………………………………………………………

§6. نانومواد و چشم انداز کاربرد آنها………………………………………………………………………

منابع اطلاعات……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

§1. تاریخچه شکل گیری علم نانو

1905 آلبرت اینشتین از نظر تئوری ثابت کرد که اندازه یک مولکول قند p استو رگه ها 1 نانومتر هستند.

1931 فیزیکدانان آلمانی ارنست روسکا و مکس نول یک میکروفون الکترونیکی ساختند O ارائه دامنه 10 15 افزایش برابری

1932 پروفسور هلندی فریتز زرنیک، مای کنتراست فاز را اختراع کردبه roscope گونه ای از میکروسکوپ نوری است که کیفیت نمایش جزئیات تصاویر را بهبود می بخشدآ zheniya، و سلول های زنده را با کمک آن بررسی کرد.

1939 زیمنس، جایی که ارنست روسکا کار می کرد، اولین میکروسکوپ الکترونی تجاری را با وضوح 10 نانومتر تولید کرد.

1966 فیزیکدان آمریکایی راسل یانگ، که در دفتر ملی کار می کرد n دارت، موتوری را اختراع کرد که امروزه در اسکن میکروفون های تونل استفاده می شود O محدوده و برای موقعیت یابی نانوابزارها با دقت 0.01 آنگستروم (1 نانومتر = 10 آنگستروم).

1968 آلفرد چو، معاون اجرایی بل و جان آرتور، کارمند بخش تحقیقات نیمه هادی آن، امکان نظری استفاده از فناوری نانو را برای حل مشکلات تصفیه سطح و دستیابی به دقت اتمی در ایجاد دستگاه های الکترونیکی اثبات کردند.

1974 نوریو تانیگوچی، فیزیکدان ژاپنی، که در دانشگاه توکیو کار می کرد، اصطلاح «نانو فناوری» (فرایند جداسازی، مونتاژ و تغییر مادر) را پیشنهاد کرد.آ گرفتن با قرار دادن آنها در معرض یک اتم یا یک مولکول)، که به سرعت در محافل علمی محبوبیت یافت.

1982 در مرکز تحقیقاتی IBM زوریخ برای فیزیکدانان گرد بیننیگ و جی n ریچ رورر میکروسکوپ تونل زنی روبشی (STM) را ایجاد کرد که امکان ساخت تصویری سه بعدی از آرایش اتم ها بر روی سطوح مواد رسانا را فراهم می کند.

1985 سه شیمیدان آمریکایی: ریچارد اسمالی، استاد دانشگاه رایس، و همچنین رابرت کارل و هارولد کروتو، مولکول های فولرن را کشف کردند.من متشکل از 60 اتم کربن است که به شکل یک کره مرتب شده اند. این دانشمندان همچنین توانستند برای اولین بار یک جسم 1 نانومتری را اندازه گیری کنند.

1986 Gerd Binnig پروب نیروی اتمی میکروسکوپی را توسعه داد O دامنه، که در نهایت امکان تجسم اتم های هر ماده (نه تنها O پیشرو)، و همچنین آنها را دستکاری کنید.

19871988 در پژوهشکده «دلتا» به سرپرستی پ.ن. لوسکینوویچ، اولین تاسیسات نانوتکنولوژی روسی راه اندازی شد، که خروج مستقیم ذرات را از نوک کاوشگر میکروسکوپ تحت تأثیر گرما انجام داد.

1989 دانشمندان دونالد ایگلر و ارهارد شوتزر از مرکز علمی IBM کالیفرنیا موفق شدند 35 اتم زنون را روی یک کریستال نیکل با نام شرکت خود قرار دهند.

1991 پروفسور ژاپنی سومیو لیجیما که در NEC کار می کرد وبا از فولرن ها برای ایجاد لوله های کربنی (یا نانولوله ها) با قطر 0.8 نانومتر استفاده کرد.

1991 اولین برنامه فناوری نانو بنیاد ملی علوم در ایالات متحده راه اندازی شد. دولت ژاپن نیز فعالیت های مشابهی را انجام داده است.

1998 سیس دکر، استاد هلندی دانشگاه صنعتی دلفتز، ترانزیستوری را بر پایه نانولوله ها ساخت. برای انجام این کار، او باید اولین کسی در جهان باشد که تغییر می کنده رسانایی الکتریکی چنین مولکولی را اندازه گیری کنید.

2000 فیزیکدان آلمانی فرانتس گیسیبل ذرات زیر اتمی را در سیلیکون دید. همکار او رابرت ماگرل، فناوری ایجاد سه نانوتوموگرافی را پیشنهاد کردآر تصویری از ساختار داخلی ماده با وضوح 100 نانومتر.

2000 دولت آمریکا موسسه ملی نانوتکنولوژی را افتتاح کردو ابتکار (NNI). بودجه ایالات متحده 270 میلیون دلار برای این جهت تجاری اختصاص داده استه شرکت های روسی 10 برابر بیشتر در آن سرمایه گذاری کردند.

2002 Cees Dekker یک لوله کربنی را با DNA ترکیب کرد و یک نانو واحد بدست آوردخانیسم است

2003 پروفسور فنگ لیو از دانشگاه یوتا، با استفاده از دستاوردهای فرانتس گیسیبل، با استفاده از میکروسکوپ اتمی، تصاویری از مدارهای الکترون ها را با تجزیه و تحلیل آشفتگی های آنها در حین حرکت آنها در اطراف هسته ساخت.

§2. مفاهیم اولیه علم نانو

علم نانو به عنوان یک رشته مستقل تنها پس از آن ظهور کردد نه 7-10 سال مطالعه نانوساختارها جهت مشترک بسیاری از رشته های علمی کلاسیک است. نانوشیمی یکی از جایگاه‌های پیشرو در میان آنها را به خود اختصاص داده است، زیرا امکان عملاً نامحدودی را برای توسعه، تولید و تحقیق نانومواد جدید با خواص مطلوب، اغلب از نظر کیفیت نسبت به مواد طبیعی، باز می‌کند.

نانو شیمی - علمی است که به بررسی خواص نانوذرات مختلف می پردازدتی ruktur، و همچنین توسعه روش های جدید برای تولید، مطالعه و اصلاح آنها.

وظیفه اولویت دار نانوشیمی استایجاد رابطه بین اندازه نانومترآ استیک و خواص آن

اشیاء تحقیقاتی نانوشیمیاجسامی با چنین جرمی هستند که معادل آنهاستو اندازه ظرفیت در محدوده نانو پرتقال (0.1 100 نانومتر) باقی می ماند.

اجسام در مقیاس نانو یک موقعیت میانی بین مواد حجیم از یک سو و اتم ها و مولکول ها از سوی دیگر اشغال می کنند. حضور چنینب پروژه ها در مواد خواص شیمیایی و فیزیکی جدیدی به آنها می دهد. نانو اشیاء حلقه واسط و ارتباطی بین دنیایی هستند که در آن قوانین وجود دارد O از مکانیک کوانتومی و جهانی که قوانین فیزیک کلاسیک در آن عمل می کنند.

اندازه های مشخصه اشیاء دنیای اطراف

نانوشیمی به بررسی تولید و خواص نانوسیستم‌های مختلف می‌پردازد.نانوسیستم ها مجموعه ای از اجسام هستند که توسط یک گاز یا مایع احاطه شده اند. چنین تیه خوشه ها و مولکول های چند اتمی، نانوذرات و نانوبلورها می توانند به عنوان لاما استفاده شوند. اینها اشکال میانی بین اتم ها و اجسام ماکروسکوپی هستند. اندازه سیستم ها در حدودبا در 0.1 100 نانومتر ذوب می شود.

طبقه بندی اشیاء نانوشیمی بر اساس حالت فاز

دامنه اشیاء مورد مطالعه توسط نانوشیمی به طور مداوم در حال گسترش است. شیمیدانان همیشه به دنبال این بوده اند که بفهمند اجسام در ابعاد نانومتر چه ویژگی هایی دارند. این منجر به توسعه سریع شیمی کلوئیدی و ماکرومولکولی شد.

در دهه 80-90 قرن بیستم، به لطف روش های الکترونیکی، نیروی اتمی و آن n با میکروسکوپ، می توان رفتار نانوبلورهای فلزی را مشاهده کرد وه نمک های آلی، مولکول های پروتئین، فولرن ها و نانولوله ها و در سال های اخیر تیآ این مشاهدات گسترده شده است.

اهداف تحقیقات نانوشیمیایی

بنابراین، ویژگی های اصلی نانوشیمی زیر قابل تشخیص است:

1. ابعاد هندسی اجسام در مقیاس نانومتری قرار دارد.
2. تجلی خصوصیات جدید توسط اشیاء و مجموعه آنها.
3. امکان کنترل و دستکاری دقیق اجسام;
4. اشیاء و دستگاه هایی که بر اساس اشیاء مونتاژ می شوند، مصرف کنندگان جدیدی دریافت می کنندخواص bsky

§3. ویژگی های ساختار و رفتار برخی از نانوذرات

نانوذرات از اتم های گازهای بی اثرساده ترین نانو اشیاء هستندب پروژه ها. اتم‌های گازهای بی‌اثر با لایه‌های الکترونی کاملاً پر شده، از طریق نیروهای واندروالسی با یکدیگر تعامل ضعیفی دارند. هنگام توصیف چنین ذرات، از مدل کره های سخت استفاده می شود.

نانو ذرات فلزی. در خوشه های فلزی چند اتم، هر دو نوع پیوند کووالانسی و فلزی قابل تحقق است. نانوذرات فلزی بسیار واکنش پذیر هستند و اغلب به عنوان کاتالیزور استفاده می شوند.آ توری نانوذرات فلزی معمولاً شکل درست هشت وجهی، ikos را به خود می گیرندآ هدرا، چهار وجهی.

خوشه های فراکتالاینها اشیایی با ساختار شاخه ای هستند: دوده، شرکتل لویدها، آئروسل های مختلف و آئروژل ها. فراکتال چنین جسمی است که در آن هنگام افزایشبا با ذوب بزرگنمایی، می توانید ببینید که چگونه همان ساختار در آن در همه سطوح و در هر مقیاسی تکرار می شود.

خوشه های مولکولیخوشه های متشکل از مولکول ها باکلاس ترینه خندق مولکولی هستند. تعداد و تنوع آنها بسیار زیاد است. به ویژه، به مولکول هادر بسیاری از ماکرومولکول های بیولوژیکی متعلق به خوشه های قطبی هستند.

فولرن ها درون ذرات توخالی هستند که توسط چند وجهی تشکیل شده اند n نام مستعار اتم های کربن که توسط پیوند کووالانسی به هم متصل شده اند. جایگاه ویژه ای در بین فولرهاه جدید اشغال شده توسط ذره ای با 60 اتم کربن C 60 شبیه یک توپ فوتبال میکروسکوپی

نانولوله ها اینها مولکولهای توخالی در داخل هستند که تقریباً از 1,000,000 at تشکیل شده است O mov کربن و نشان دهنده لوله های تک لایه با قطر حدود یک نانومتر و طول چند ده میکرون است. در سطح نانولوله، اتم های کربن پراکنده می شوند O در رأس شش ضلعی های منظم قرار دارند.

§4. کاربردهای کاربردی نانوشیمی

به طور معمول، نانو شیمی را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

• نظری
• تجربی
• کاربردی

نانو شیمی نظریروش هایی را برای محاسبه رفتار نانو اجسام با در نظر گرفتن پارامترهایی از وضعیت ذرات مانند مختصات فضایی و سرعت توسعه می دهد. O sti، جرم، ویژگی های ترکیب، شکل و ساختار هر نانوذره.

نانو شیمی تجربیدر سه جهت توسعه می یابد.در چارچوب اول روش های طیفی فوق حساس در حال توسعه و استفاده هستند، بلهیو که فرصتی برای قضاوت در مورد ساختار مولکول ها از جمله ده ها و صدها اتم می دهد.در چارچوب دومجهت، پدیده ها در الکتریکی محلی (محلی) مطالعه می شونده تأثیرات فیزیکی، مغناطیسی یا مکانیکی بر روی نانو اجسام که با کمک نانوکاوشگرها و دستکاری‌کننده‌های ویژه اجرا می‌شوند.زیر سوممن جهت ها را تعریف می کنمتی ویژگی‌های ماکروسینتیکی مجموعه‌های نانوجسمی و توابع توزیعآ یادداشت بر اساس پارامترهای حالت.

نانو شیمی کاربردیشامل می شود:

• توسعه مبانی نظری برای استفاده از نانوسیستم ها در مهندسی و فناوری نانو O شناسی، روش هایی برای پیش بینی توسعه نانوسیستم های خاص تحت شرایط آنها وبا استفاده و همچنین جستجوی روش های بهینه عملیات (فنیاما نوشیمی).
• ایجاد مدل‌های نظری رفتار نانوسیستم‌ها در سنتز نانومترقه ریال و جستجوی شرایط بهینه برای تولید آنها (نانو شیمی مصنوعی).
• بررسی نانو سیستم‌های بیولوژیکی و ایجاد روش‌هایی برای استفاده از نانوو ساقه ها برای اهداف دارویی (نانو شیمی پزشکی).
• توسعه مدل‌های نظری برای تشکیل و مهاجرت نانوذرات در محیطدر محیط زندگی و روشهای تصفیه آبهای طبیعی یا هوا از نانوذرات (مثلاً O نانو شیمی منطقی).

§5. روشهای بدست آوردن نانوذرات

در اصل، تمام روش های سنتز نانوذرات را می توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد:

روش های پراکندگییا روش هایی برای به دست آوردن نانوذرات با آسیاب کردن یک ماکرو نمونه معمولی

روش های تراکم، یا روش های "رشد" نانوذرات از اتم های منفرد.

روش های پراکندگی

با روش های پراکندگی، اجسام اولیه به نانوذرات آسیاب می شوند. این رویکرد برای به دست آوردن نانوذرات توسط برخی از دانشمندان به صورت مجازی نامیده می شود"رویکرد بالا به پایین" . این ساده ترین راه برای ایجاد نانوذرات، نوعی «گوشت» است. O قطع کردن» برای ماکروبدی ها. این روش به طور گسترده در تولید مواد برای میکروالکترونیک استفاده می شود، این روش شامل کاهش اندازه اشیاء به مقیاس نانو در محدوده قابلیت های تجهیزات صنعتی و مواد مورد استفاده است. وساعت خرد کردن یک ماده به نانوذرات نه تنها به صورت مکانیکی امکان پذیر است. شرکت روسی Advanced Powder Technologies نانوذرات را با انفجار یک نخ فلزی با یک پالس جریان قوی بدست می‌آورد.

همچنین راه‌های عجیب‌تری برای به دست آوردن نانوذرات وجود دارد. دانشمندان آمریکایی در سال 2003 میکروارگانیسم هایی را از برگ درخت انجیر جمع آوری کردندرودوکوکوس و آنها را در محلول طلا قرار داد. این باکتری به عنوان یک ماده شیمیایی عمل می کندبا اولی، نانوذرات تمیزی را با قطر حدود 10 نانومتر از یون‌های نقره جمع‌آوری می‌کند. با ساختن نانوذرات، باکتری احساس طبیعی کرد و به تکثیر ادامه داد.

متراکم شدنمواد و روش ها

با روش های تراکم ("رویکرد پایین به بالا") نانوذرات n می گیرنددر موضوعات اتحاد اتم های منفرد روش در این واقعیت نهفته است که در کنترل شدهبا شرایط، مجموعه هایی از اتم ها و یون ها تشکیل می شود. در نتیجه، اشیاء جدید با ساختارهای جدید و بر این اساس، با ویژگی های جدید تشکیل می شوند که می توان با تغییر شرایط برای تشکیل مجموعه ها برنامه ریزی کرد. این یکی توسطد این حرکت حل مشکل کوچک سازی اشیاء را تسهیل می کند، به حل تعدادی از مشکلات لیتوگرافی با وضوح بالا، ایجاد ریزپردازنده های جدید، لایه های پلیمری نازک و نیمه هادی های جدید نزدیک می شود.

§6. نانومواد و چشم انداز کاربرد آنها

مفهوم نانومواد برای اولین بار در سال فرموله شددهه 80 قرن بیستم توسط G. Gleiterکه خود این اصطلاح را وارد کاربرد علمی کردمواد نانو ". علاوه بر نانومواد سنتی (مانند عناصر و ترکیبات شیمیایی، مواد آمورف، فلزات و آلیاژهای آنها)، نانو نیمه هادی ها، نانو پلیمرها،آ مواد متخلخل، نانوپودرها، نانوساختارهای کربنی متعدد،آ مواد غیر زیستی، ساختارهای فوق مولکولی و کاتالیزورها.

عواملی که خواص منحصر به فرد نانومواد را تعیین می کنند، اثرات ابعادی، الکترونیکی و کوانتومی نانوذرات تشکیل دهنده آنها و همچنین سطح بسیار توسعه یافته آنها هستند. مطالعات متعدد نشان داده است کهب تغییرات قابل توجه و از نظر فنی جالب در خواص فیزیکی و مکانیکی نانومواد (استحکام، سختی و غیره) در محدوده اندازه ذرات از چندین مورد رخ می دهد.آ اعداد تا 100 نانومتر در حال حاضر، بسیاری از نانومواد مبتنی بر نیتریدها و بوریدها با اندازه کریستالیت حدود 12 نانومتر و کمتر از قبل به دست آمده اند.

با توجه به خواص ویژه نانوذرات زیر آنها، چنین حصیره ریال اغلب از بسیاری جهات بر ریال های "معمولی" برتری دارد. به عنوان مثال، قدرتل فولاد مشتق شده از فناوری نانو 1.5 تا 3 برابر قوی تر از فولاد معمولی، 50 تا 70 برابر سخت تر و 10 تا 12 برابر در برابر خوردگی مقاوم تر است.

کاربردهای نانومواد:

• عناصر نانوالکترونیک و نانوفوتونیک (ترانزیستورهای نیمه هادی و لیزرها، آشکارسازهای نوری، سلول های خورشیدی، حسگرهای مختلف)
• دستگاه های ضبط اطلاعات فوق متراکم
• مخابرات، اطلاعات و فناوری های محاسباتی، فوقکامپیوترهای r
• تجهیزات ویدئویی صفحه نمایش تخت، مانیتور، ویدئو پروژکتور
• دستگاه های الکترونیکی مولکولی، از جمله سوئیچ ها و مدارهای الکترونیکی در سطح مولکولی
• سلول های سوختی و دستگاه های ذخیره انرژی
• دستگاه های میکرو و نانو مکانیک، از جمله موتورهای مولکولی و نانوموتورها، نانوروبات ها
• نانو شیمی و کاتالیز، از جمله کنترل احتراق، پوشش، الکتریکیبه تروشیمی و داروسازی
• کاربردهای هوانوردی، فضایی و دفاعیمن محیط
• تحویل دارو و پروتئین هدفمند، بیوپلیمرها و بهبود بافت بیولوژیکی، تشخیص بالینی و پزشکی، ایجاد عضلات مصنوعیدر ماهیگیری، استخوان، کاشت اندام های زنده
• بیومکانیک، ژنومیک، بیوانفورماتیک، بیوانفورماتیک
• ثبت و شناسایی بافت های سرطان زا، پاتوژن ها و عوامل بیولوژیکی مضر؛ ایمنی در کشاورزی و تولید مواد غذایی

منطقه اومسک آماده توسعه فناوری نانو است

توسعه فناوری نانو یکی از حوزه های اولویت دار برای توسعه علم، فناوری و مهندسی در منطقه اومسک است.

بنابراین، در شعبه امسک موسسه فیزیک نیمه هادی شعبه سیبری آکادمی روسیهساعت توسعه نانوالکترونیک، و در مؤسسه مشکلات پردازش هیدروکربن شعبه سیبری آکادمی علوم روسیه، کار برای به دست آوردن حامل‌ها و کاتالیزورهای کربن نانومتخلخل در حال انجام است.

منابع اطلاعاتی:

• http://www.rambler.ru/cgi-bin/news
• http://www.rambler.ru/news
• ht tp: // Nanometer.ru
• http://www.nanonewsnet.ru/ 67 کیلوبایت تجهیزات درسی: ارائه آغاز جنگ بزرگ میهنی، که در آن از نقشه دوره اولیه جنگ استفاده می شود؛ قطعاتی از فیلم های مستند در مورد جنگ؛ طرحی در مورد آمادگی آلمان و اتحاد جماهیر شوروی برای جنگ؛ نمایشگاهی از کتاب های اختصاص داده شده به جنگ بزرگ میهنی ...

دوره های آموزشی از راه دور شکل مدرنی از آموزش اضافی موثر و آموزش پیشرفته در زمینه آموزش متخصصان برای توسعه فناوری های امیدوارکننده برای به دست آوردن مواد کاربردی و نانومواد است. این یکی از امیدوارکننده ترین اشکال آموزش مدرن است که در سراسر جهان در حال توسعه است. این شکل از کسب دانش در زمینه‌ای میان رشته‌ای مانند نانومواد و فناوری‌های نانو به ویژه مرتبط است. از مزایای دوره های از راه دور می توان به در دسترس بودن آنها، انعطاف پذیری در ساخت مسیرهای آموزشی، بهبود کارایی و کارایی فرآیند تعامل با دانشجویان، مقرون به صرفه بودن نسبت به دوره های تمام وقت اشاره کرد که با این وجود، می تواند به طور هماهنگ با آموزش از راه دور ترکیب شود. در زمینه اصول بنیادی نانوشیمی و نانومواد، مطالب ویدئویی مرکز علمی و آموزشی فناوری نانو دانشگاه دولتی مسکو تهیه شده است:

• . مفاهیم و تعاریف اساسی علوم در مورد نانو سیستم و فناوری نانو. تاریخچه پیدایش فناوری نانو و علوم نانوسیستم ها. بین رشته ای و چند رشته ای. نمونه هایی از نانو اشیاء و نانوسیستم ها، ویژگی ها و کاربردهای تکنولوژیکی آنها. اشیاء و روش های نانوتکنولوژی. اصول و چشم انداز توسعه فناوری نانو.
• . اصول اساسی برای تشکیل نانوسیستم ها. روشهای فیزیکی و شیمیایی فرآیندهای به دست آوردن نانو اشیاء "از بالا به پایین". کلاسیک، "نرم"، میکروسفر، پرتو یونی (FIB)، AFM - لیتوگرافی و نانو تورفتگی. فعال سازی مکانیکی و مکانوسنتز نانو اشیاء. فرآیندهای بدست آوردن نانو اشیاء "از پایین به بالا". فرآیندهای هسته‌زایی در محیط‌های گازی و متراکم هسته زایی ناهمگن، اپیتاکسی و هترواپیتاکسی. فروپاشی اسپینودال سنتز نانو اجسام در ماتریس های آمورف (شیشه ای). روش‌های همگن‌سازی شیمیایی (هم‌رسوب، روش سل-ژل، فناوری کرایوشیمیایی، پیرولیز آئروسل، عملیات حل‌وفرامی، خشک‌کردن فوق بحرانی). طبقه بندی نانوذرات و نانو اشیاء تکنیک های بدست آوردن و تثبیت نانوذرات. تجمع و تفکیک نانوذرات. سنتز نانومواد در نانوراکتورهای تک بعدی و دو بعدی.
• . فیزیک آماری نانوسیستم ها ویژگی های انتقال فاز در سیستم های کوچک انواع برهمکنش های درون و بین مولکولی. آبگریزی و آب دوستی. خود مونتاژ و خود سازماندهی. Micellization. تک لایه های خود مونتاژ شده فیلم های لانگمویر-بلاجت سازماندهی فوق مولکولی مولکولها تشخیص مولکولی ماکرومولکول های پلیمری، روش های تهیه آنها. خود سازماندهی در سیستم های پلیمری جداسازی میکروفاز کوپلیمرهای بلوک دندریمرها، برس های پلیمری. خود مونتاژ لایه ای پلی الکترولیت ها. پلیمرهای فوق مولکولی
• . ماده، فاز، مواد. ساختار سلسله مراتبی مواد. نانومواد و طبقه بندی آنها نانومواد کاربردی غیر آلی و آلی مواد ترکیبی (آلی - معدنی و معدنی - آلی). بیومرینالیزاسیون و بیوسرامیک. مواد نانوساختار یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی. مواد مزوپور غربال های مولکولی نانوکامپوزیت ها و خواص هم افزایی آنها نانومواد ساختاری
• . کاتالیزور و نانوتکنولوژی اصول و مفاهیم اساسی در کاتالیز ناهمگن تأثیر شرایط آماده‌سازی و فعال‌سازی بر تشکیل سطح فعال کاتالیزورهای ناهمگن. واکنش های حساس به ساختار و غیر حساس به ساختار. ویژگی خواص ترمودینامیکی و جنبشی نانوذرات. الکتروکاتالیز. کاتالیز روی زئولیت ها و غربال های مولکولی کاتالیز غشایی
• . پلیمرها برای مواد ساختاری و برای سیستم های کاربردی. سیستم های پلیمری "هوشمند" که قادر به انجام عملکردهای پیچیده هستند. نمونه هایی از سیستم های "هوشمند" (سیالات پلیمری برای تولید روغن، پنجره های هوشمند، غشاهای نانوساختار برای سلول های سوختی). پلیمرهای زیستی به عنوان "هوشمندترین" سیستم ها. رویکرد بیومیمتیک طراحی توالی برای بهینه سازی خواص پلیمرهای "هوشمند". مشکلات تکامل مولکولی توالی ها در پلیمرهای زیستی.
• . وضعیت فعلی و مشکلات ایجاد مواد جدید برای منابع جریان شیمیایی: سلول های سوختی اکسید جامد (SOFC) و باتری های لیتیومی در نظر گرفته شده است. عوامل ساختاری کلیدی که بر خواص ترکیبات معدنی مختلف تأثیر می‌گذارند، که امکان استفاده از آنها را به عنوان مواد الکترود تعیین می‌کنند، تجزیه و تحلیل می‌شوند: پروسکایت‌های پیچیده در SOFC و ترکیبات فلزات واسطه (اکسیدهای پیچیده و فسفات‌ها) در باتری‌های لیتیومی. مواد اصلی آند و کاتد مورد استفاده در باتری‌های لیتیومی و به‌عنوان امیدوارکننده شناخته شده‌اند: مزایا و محدودیت‌های آنها و همچنین امکان غلبه بر محدودیت‌ها با تغییر جهت‌دار در ساختار اتمی و ریزساختار مواد کامپوزیتی با نانوساختار به منظور بهبود. ویژگی های منابع جاری

برخی از موضوعات در فصول زیر کتاب (انتشارات بینوم) مورد بحث قرار گرفته است:

مواد گویا در نانوشیمی، خودآرایی و سطوح نانوساختار:

"کتاب های ویدئویی" علمی - محبوب:

فصول منتخب نانوشیمی و نانومواد کاربردی.