Нанохемија - архива на програмата Гордон. Основни насоки и концепти на нанохемија Нанохемија и нанотехнологија

Нанохемијата е гранка на хемијата која ги проучува својствата, структурата и карактеристиките на хемиските трансформации на наночестичките. Посебна карактеристика на нанохемијата е присуството на ефект на големина - квалитативна промена во физичко-хемиските својства и реактивноста кога се менува бројот на атоми или молекули во честичката. Вообичаено, овој ефект се забележува за честички помали од 10 nm, иако оваа вредност има условна вредност.

Насоки на истражување во нанохемијата

Развој на методи за склопување на големи молекули од атоми со помош на наноманипулатори; проучување на интрамолекуларните преуредувања на атомите под механички, електрични и магнетни влијанија.

Синтеза на наноструктури во текови на суперкритични течности; развој на методи за насочено склопување на нанокристали.

Развој на теоријата за физичко-хемиска еволуција на ултрадисперзните супстанции и наноструктурите; создавање начини за спречување на хемиската деградација на наноструктурите.

Добивање на нови катализатори за хемиската и петрохемиската индустрија; проучување на механизмот на каталитички реакции на нанокристали.

Проучување на механизмите за нанокристализација во порозни медиуми во акустични полиња; синтеза на наноструктури во биолошките ткива.

Проучување на феноменот на самоорганизација во колективи на нанокристали; бараат нови начини за продолжување на стабилизацијата на наноструктурите со хемиски модификатори.

Целта на истражувањето е да се развие функционален опсег на машини кои обезбедуваат:

Нови катализатори за хемиската индустрија и лабораториската пракса.

Методологија за спречување на хемиска деградација на техничките наноструктури; методи за предвидување на хемиската деградација.

Добивање нови лекови.

Метод за лекување на онколошки заболувања со вршење на интратуморна нанокристализација и примена на акустично поле.

Нови хемиски сензори; методи за зголемување на чувствителноста на сензорот.

Нанотехнологии во енергетиката и хемиската индустрија

Нанотехнологијата (грчки нанос - „џуџе“ + „техно“ - уметност, + „лого“ - настава, концепт) е интердисциплинарна област на фундаменталната и применетата наука и технологија, која се занимава со иновативни методи (во областите на теоретско оправдување, експериментални методи на истражување, анализа и синтеза, како и во областа на новите индустрии) добивање на нови материјали со специфицирани посакувани својства. Нанотехнологијата ги користи најновите технологии за манипулирање со поединечни атоми или молекули (движење, преуредување, нови комбинации). Се користат различни методи (механички, хемиски, електрохемиски, електрични, биохемиски, електронски сноп, ласер) за вештачка организација на дадена атомска и молекуларна структура на нанообјекти.

Нанотехнологијата во енергијата

Нанотехнологии во областа на енергетиката и машинството

Во оваа област, развојот на науката и технологијата оди во две насоки:

1- создавање на структурни материјали,

2- површинско наноинженерство

Создавање на структурни материјали,

За да создадеме фундаментално нови структурни материјали со вклучување на ултрадисперзни (или нанодисперзни) елементи, го следевме следниот пат. Првиот е додавање на ултрафини елементи како адитиви за легирање. За структурните материјали во машинството и енергијата, фулерените се егзотични и многу скапи. Се покажа дека карактеристиките на изведбата на структурните материјали може да се контролираат не само со воведување на легирани компоненти, кои, според металурзите, се речиси исцрпени, туку и со употреба на деформација од која било природа. Со овој ефект, неметалните подмножества се дробат. Традиционалното жарење и калење не се ништо повеќе од нанотехнологија во металургијата.

Како резултат на таквите влијанија, можно е да се добијат челици (азотни челици во Прометеј) во кои високата цврстина е комбинирана со еластичноста, односно токму оние својства што недостасуваат во енергетскиот сектор, во машинството, да се добијат материјали со дадени карактеристики. И нанотехнологијата овозможува успешно да се добијат такви материјали.

Испратете ја вашата добра работа во базата на знаење е едноставна. Користете ја формата подолу

Студентите, дипломираните студенти, младите научници кои ја користат базата на знаење во нивните студии и работа ќе ви бидат многу благодарни.

Објавено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ЗА ОБРАЗОВАНИЕ И НАУКА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЈА

Сојузна државна образовна институција за високо образование

Државниот технички универзитет Магнитогорск именуван по. Г.И. Носов“

Катедра за физичка хемија и хемиска технологија

во дисциплината „Историја на хемијата и хемиската технологија“

на тема „Нанохемија“

Изведувач: Ксенија Олеговна Перевалова, студент од втора година, група ZTHB-15.1

Раководител: Понурко Ирина Виталиевна, вонреден професор, кандидат за технички науки, вонреден професор

Магнитогорск, 2017 година

Вовед

2. Основни поими на нанонауката

Заклучок

Список на користени извори

Вовед

Во историјата на човековиот развој може да се идентификуваат неколку важни историски фази поврзани со развојот на нови материјали и технологии.

Денес, науката се приближи до можноста за директно влијание врз поединечни атоми и молекули, што создаде фундаментално нов тренд на развој, колективно наречен нанотехнологија. Создавањето и истражувањето на структури и објекти со контролирани параметри и специфицирани својства во наноскала е еден од најважните технолошки проблеми на нашето време. Ова се должи на уникатните својства на материјалите во наноструктурирана состојба, блиску до фундаменталните ограничувања, можноста за создавање „паметни“ материјали со однапред одредени програмибилни својства, развојот на нови технологии за обработка на материјалите и менување на нивната површина, со општиот тренд кон минијатуризација на производи, создавање фундаментално нови објекти, уреди, па дури и нови индустрии.

Нанотехнологиите претставуваат широк опсег на научни, технолошки и индустриски области, обединети во единствена технолошка култура заснована на операции со материјата на ниво на поединечни атоми и молекули. Не зборуваме само за нови технологии, туку за процеси кои ќе ги променат сите сегменти на индустријата и областите на човековата активност, вклучително и информациската средина, здравството, економијата и социјалната сфера.

Воведувањето на нанотехнологијата бара создавање на нови пристапи за инженерско образование и прилагодување кон новите идеи.

Оваа студија ги испитува главните аспекти на нанотехнологијата.

1. Историја на формирањето на нанонауката

Праисторијата на модерната нанотехнологија е поврзана со вековните истражувачки напори на научници од многу земји во светот и има своја долга историска трага. Да ги погледнеме најзначајните фази.

Ирскиот физичар и хемичар Р.

Критикувајќи го Аристотеловото гледиште за материјата која се состои од четири фундаментални принципи (земја, оган, вода и воздух), авторот предложил дека сите материјални предмети се состојат од ултра мали телесни тела кои се прилично стабилни и формираат различни супстанции и предмети во различни комбинации.

Потоа, идеите на Демокрит и Бојл беа прифатени од научната заедница.

1857 Англискиот физичар М. Фарадеј, основачот на доктрината за електромагнетното поле, беше првиот што доби стабилни колоидни раствори на злато (течни системи со ситни честички од дисперзирана фаза, кои се движат слободно и независно еден од друг во процесот на Брауново движење). Последователно, колоидните раствори почнаа широко да се користат за формирање на наносистеми.

1861 Англискиот хемичар Т. Греам ја вовел поделбата на супстанциите според степенот на дисперзија на структурата на колоидни (аморфни) и кристалоидни (кристални).

Како пример за првата употреба на нанотехнологијата може да се смета пронајдокот во 1883 година од американскиот пронаоѓач Д. Истман, основач на познатата компанија Кодак, на ролна фотографска фолија, која е емулзија од сребрен халид нанесена на проѕирна еластична основа. (на пример, од целулоза ацетат), кој се распаѓа под влијание на светлината за да формира наночестички чисто сребро, кои се пикселите на сликата.

1900 Германскиот физичар М. Планк го воведе концептот на квант на дејство (Планкова константа) - почетна точка за квантната теорија, чии одредби се од суштинско значење за опишување на однесувањето на наносистемите.

1905 За прв научник кој користел мерења во нанометри се смета познатиот физичар А. Ајнштајн, кој теоретски докажал дека големината на молекулата на шеќер е еднаква на еден нанометар (10 -9 m).

1924 Францускиот физичар Луј де Броље ја изнесе идејата за брановите својства на материјата, со што ја постави основата за квантната механика, која го проучува движењето на микрочестичките. Законите на квантната механика се особено релевантни кога се создаваат структури во нано размери.

1931 Германските физичари М. Нол и Е. Руска создадоа микроскоп за пренос на електрони, кој стана прототип на новата генерација уреди што овозможија да се погледне во светот на нанообјектите.

1939 Сименс го издаде првиот индустриски електронски микроскоп со ? 10 nm.

1959 Американскиот физичар, нобеловец Р. Фејнман, на познатото предавање на Калифорнискиот институт за технологија, познато како „Има многу простор на дното“, изрази идеи за контрола на структурата на материјата на атомско ниво: „Со учење да ги регулираме и контролираме структурите на атомско ниво, ќе добиеме материјали со сосема неочекувани својства и ќе откриеме сосема необични ефекти.

Развојот на техники за манипулација на атомско ниво ќе реши многу проблеми“. Ова предавање стана, во извесна смисла, лансирна рампа за наноистражување. Многу визионерски идеи изразени од R. Feynman кои изгледаа фантастично (за гравирање линии широки неколку атоми со помош на електронски зрак, за манипулирање со поединечни атоми за создавање нови мали структури, за создавање електрични кола на нанометарска скала, за користење наноструктури во биолошки системи) се денес веќе се имплементирани.

1966 Американскиот физичар Р. Јанг, кој работел во Националното биро за стандарди, го измислил пиезо моторот, кој денес се користи во микроскопите за скенирање сонда за прецизно позиционирање на наноинструменти.

1968 Вработените во научното одделение на американската компанија Бел А. Чо и Д. Артур ги развија теоретските основи на површинскиот нанотретман.

1971 Компаниите Bell и IBM ги произведоа првите полупроводнички филмови со монатомска дебелина - квантни бунари, што го означи почетокот на ерата на „практичната“ нанотехнологија.

Р. Јанг ја изнесе идејата за уредот Topografiner, кој служеше како прототип на микроскопот со сондата.

1974 Терминот „нанотехнологија“ првпат беше предложен од јапонскиот физичар Н. Танигучи во неговиот извештај „За основниот концепт на нанотехнологијата“ на меѓународна конференција долго пред почетокот на работата од големи размери во оваа област. Терминот се користеше за да се опише ултра фината обработка на материјали со нанометарска прецизност. Терминот „нанотехнологија“ беше предложен да се однесува на механизми помали од еден микрометар во големина.

1981. Германските физичари Г. Бининг и Г. електрично спроводлив материјал со редослед на резолуција на големината на поединечните атоми, но и да влијае на материјата на атомско ниво, т.е. манипулира со атомите и, според тоа, директно составува каква било супстанција од нив.

1985 Тим од научници составен од Г. Крото (Англија), Р. Карл, Р. Можноста за постоење на сферични високо симетрични молекули на јаглерод беше предвидена во 1970 година од јапонските научници Е. Осава и З. Јошилда.

Во 1973 година, руските научници Д. А. Бочвар и Е. Г. Галперн користеле теоретски квантни хемиски пресметки за да ја докажат стабилноста на таквите молекули.

1986 Создаден е микроскоп за скенирање на атомска сила (автори: Г. Бининг, К. Куат, К. Гербер, вработени во IBM, Нобеловата награда 1992 година), кој, за разлика од микроскопот за скенирање тунел, овозможи да се проучува атомската структура не само на спроводливи, но и какви било материјали, вклучувајќи органски молекули, биолошки предмети итн.

Нанотехнологијата стана позната на пошироката јавност. Основниот системски концепт, кој ги согледуваше претходните достигнувања, беше озвучен во книгата на американскиот футуролог, вработен во лабораторијата за вештачка интелигенција на Технолошкиот институт во Масачусетс Е. Дрекслер, „Мотори на создавањето: Доаѓачката ера на нанотехнологијата“. Авторот го предвиде активниот развој и практичната примена на нанотехнологијата. Оваа прогноза, пресметана со децении, се оправдува чекор по чекор и значително пред време.

1987 година Првиот транзистор со еден електронски е создаден од американските физичари Т. Футон и Г. Долан (Bell Labs).

Францускиот физичар Ј.М. Лен ги воведе во употреба концептите на „самоорганизација“ и „само-склопување“, кои станаа клучни концепти во дизајнот на нано-објекти.

1988-1989 година Две независни групи научници предводени од А. Фер и П. Гринберг го открија феноменот на џиновски магнетски отпор (ГМР) - квантен механички ефект забележан во тенки филмови на наизменични феромагнетни и немагнетни слоеви, манифестиран во значително намалување на електричниот отпор. во присуство на надворешно магнетно поле. Користењето на овој ефект овозможува снимање на податоци на хард дискови со густина на атомски информации (Нобелова награда 2007 година).

1989 Беше докажано првото практично достигнување на нанотехнологијата: со помош на микроскоп за скенирање тунели произведен од IBM, американските истражувачи Д. Ајглер,

Е. Швајцер постави три букви од логото на компанијата („IBM“) од 35 атоми на ксенон со секвенцијално поместување на површината на еден кристал на никел.

1990 Тим од научници предводен од В. Кречмер (Германија) и

Д. Хафман (САД) создаде ефикасна технологија за синтеза на фулерени, што придонесе за интензивно проучување на нивните својства и идентификација на ветувачките области на нивната примена.

1991 Јапонскиот физичар С. Ииџима откри нов облик на јаглерод

природните кластери се јаглеродни наноцевки, кои покажуваат цела низа уникатни својства и се основа за револуционерни трансформации во науката за материјалите и електрониката.

Во Јапонија почна да се спроведува државна програма за развој на технологија за манипулирање со атоми и молекули - проектот Атомска технологија.

1993 Во САД беше организирана првата нанотехнолошка лабораторија.

1994 За прв пат беше демонстриран ласер базиран на самоорганизирани квантни точки (Д. Бимберг, Германија).

1998 Холандскиот физичар С. Декер го создаде првиот нанотранзистор базиран на наноцевки.

Јапонија ја лансираше програмата Astroboy за развој на наноелектроника способна да работи во вселената.

1999 Американските научници М. Рид и Д. Тур развија унифицирани принципи за манипулирање со една молекула и со нивниот синџир.

Основата на елементите на микроелектрониката ја надмина границата од 100 nm.

2000 Соединетите Американски Држави започнаа голема програма за истражување на нанотехнологијата наречена Национална иницијатива за нанотехнологија (NNI).

Германскиот физичар R. Magerle ја предложи технологијата на нанотомографија - создавање тродимензионална слика за внатрешната структура на супстанција со резолуција од 100 nm. Проектот беше финансиран од Фолксваген.

2002 Персонал на Хјулит Истражувачкиот центар

Пакард (САД) Ф. Кукс и С. Вилијамс патентираа технологија за создавање на микроциркути базирани на пресечни наножици со сложена логика имплементирана на молекуларно ниво.

С. Декер поврза јаглеродна наноцевка со ДНК, добивајќи единствен наномеханизам.

2004 Графенот е создаден на Универзитетот во Манчестер (Велика Британија) - материјал со графитна структура дебела еден атом, ветувачка замена за силикон во интегрираните кола (научниците А. Геим и К. Новоселов ја добија Нобеловата награда во 2010 година за создавање на графен).

2005 Altar Nanotechnologies (САД) објави создавање на нанобатерија.

2006 Истражувачите од Универзитетот Нортвестерн во САД ја развија првата „печатница“ за наноструктури - објект кој овозможува производство на повеќе од 50 илјади наноструктури истовремено во опсегот на нано размери со атомска прецизност и истиот молекуларен образец на површината, што е основа за идното масовно производство на наносистеми.

Американските научници од IBM успеаја за прв пат во светот да создадат целосно функционално интегрирано коло засновано на јаглеродна наноцевка.

Д. Тур од Универзитетот Рајс (САД) го создаде првиот подвижен наносистем - молекуларна машина со големина ~ 4 nm.

Група научници од Универзитетот во Портсмут (Велика Британија) го развија првиот електронски бионотехнолошки прекинувач базиран на ДНК, кој е ветувачка основа за комуникација помеѓу „светот“ на живите организми и „светот“ на компјутерите.

Научниците од Калифорнискиот институт за технологија (САД) го развија првиот пренослив биосензорски анализатор на крв (преносна лабораторија „лабораторија на чип“).

2007 Интел (САД) започна со производство на процесори кои го содржат најмалиот структурен елемент со димензии ~ 45 nm.

Вработените во Институтот за технологија Џорџија (Грузија, САД) развија технологија за скенирање на литографија со резолуција од 12 nm.

Горенаведените и други студии, откритија и пронајдоци дадоа моќен поттик за употребата на нанотехнолошките методи во индустријата. Започна брзиот развој на применетата нанотехнологија.

Се појавија првите комерцијални наноматеријали - наноправи, нанооблоги, наноматеријали на големо, нанохемиски и нанобиолошки препарати; беа создадени првите електронски уреди и сензори за различни намени базирани на нанотехнологијата; Развиени се бројни методи за производство на наноматеријали.

Многу земји ширум светот активно учествуваа во истражувањата за нанотехнолошките прашања на ниво на влади и шефови на држави, оценувајќи ги изгледите за иднината. Во водечките универзитети и институти во светот (САД, Германија, Јапонија, Русија, Англија, Франција, Италија, Швајцарија, Кина, Израел и др.) се создадени лаборатории и одделенија за наноструктури на чело со познати научници.

Нанотехнологиите веќе се користат во најзначајните области на човековата активност - радио електрониката, информатичката технологија, енергијата, транспортот, биотехнологијата, медицината и одбранбената индустрија.

Денес, повеќе од 50 земји ширум светот се вклучени во наноистражувањето.

Осум Нобелови награди се доделени за уникатни истражувачки резултати во оваа област.

2. Основни поими на нанонауката

Нанонауката се појави како независна дисциплина само во последните 7-10 години. Проучувањето на наноструктурите е вообичаена насока за многу класични научни дисциплини. Нанохемијата зазема едно од водечките места меѓу нив, бидејќи отвора речиси неограничени можности за развој, производство и истражување на нови наноматеријали со одредени својства, често супериорни по квалитет во однос на природните материјали.

Нанохемијата е наука која ги проучува својствата на различни наноструктури, како и развој на нови методи за нивно производство, проучување и модификација.

Приоритетна задача на нанохемијата е да воспостави врска помеѓу големината на наночестичката и нејзините својства.

Предметите на нанохемиското истражување се тела со таква маса што нивната еквивалентна големина останува во рамките на наноинтервалот (0,1 - 100 nm).

Објектите во нано размери заземаат средна позиција помеѓу масовните материјали од една страна и атомите и молекулите од друга страна. Присуството на такви предмети во материјалите им дава нови хемиски и физички својства. Нанообјектите се средна и поврзувачка врска помеѓу светот во кој функционираат законите на квантната механика и светот во кој функционираат законите на класичната физика.

Слика 1. Карактеристични големини на предметите во околниот свет

Нанохемијата ја проучува подготовката и својствата на различни наносистеми. Наносистеми се многу тела опкружени со гас или течен медиум. Таквите тела можат да бидат полиатомски кластери и молекули, нанокапки и нанокристали. Ова се средни форми помеѓу атомите и макроскопските тела. Големината на системите останува во опсег од 0,1 - 100 nm.

Табела 1. Класификација на нанохемиските објекти по фазна состојба

класификација на нанохемиски наночестички нанонаука

Опсегот на предмети што ги проучува нанохемијата постојано се шири. Хемичарите отсекогаш се обидувале да разберат што е посебно за телата со големина на нанометар. Ова доведе до брз развој на колоидна и макромолекуларна хемија.

Во 80-90-тите години на 20 век, благодарение на методите на електронска, атомска сила и тунелска микроскопија, беше можно да се набљудува однесувањето на нанокристалите на металите и неорганските соли, протеинските молекули, фулерените и наноцевките, а во последниве години набљудувањата станаа широко распространети.

Табела 2. Објекти на нанохемиски истражувања

Така, може да се разликуваат следните главни карактеристики на нанохемијата:

1. Геометриските димензии на предметите се на нанометарска скала;

2. Манифестација на нови својства по предмети и нивни збирки;

3. Можност за контрола и прецизно манипулирање со предмети;

4. Објектите и уредите собрани врз основа на предмети добиваат нови потрошувачки својства.

3. Карактеристики на структурата и однесувањето на некои наночестички

Наночестичките направени од атоми на инертен гас се наједноставните нанообјекти. Атоми на инертни гасови со целосно пополнети електронски обвивки слабо комуницираат едни со други преку ван дер Валсовите сили. Кога се опишуваат такви честички, се користи моделот на тврда топка.

Метални наночестички. Во метални кластери од неколку атоми, може да се реализираат и ковалентни и метални типови на врски. Металните наночестички се многу реактивни и често се користат како катализатори. Металните наночестички обично добиваат правилни форми - октаедар, икозаедар, тетрадекаедар.

Фракталните кластери се предмети со разгранета структура: саѓи, колоиди, разни аеросоли и аерогели. Фрактал е објект во кој, со зголемено зголемување, можете да видите како во него се повторува истата структура на сите нивоа и на која било скала.

Молекуларните кластери се кластери кои се состојат од молекули. Повеќето кластери се молекуларни. Нивниот број и разновидност се огромни. Особено, многу биолошки макромолекули припаѓаат на молекуларни кластери.

Фулерените се шупливи честички формирани од полиедари на јаглеродни атоми поврзани со ковалентна врска. Посебно место меѓу фулерените зазема честичка од 60 јаглеродни атоми - C60, која наликува на микроскопска фудбалска топка.

Наноцевките се шупливи молекули кои се состојат од приближно 1.000.000 јаглеродни атоми и се еднослојни цевки со дијаметар од околу нанометар и должина од неколку десетици микрони. На површината на наноцевката, јаглеродните атоми се наоѓаат на темињата на правилните шестоаголници.

4. Видови применети употреби на нанохемијата

Конвенционално, нанохемијата може да се подели на:

1. Теоретски

2. Експериментални

3. Применета

Теоретската нанохемија развива методи за пресметување на однесувањето на нанотелата, земајќи ги предвид таквите параметри на состојбата на честичките како просторни координати и брзини, маса, карактеристики на составот, обликот и структурата на секоја наночестичка.

Експерименталната нанохемија се развива во три насоки. Во рамките на првиот, се развиваат и користат ултрачувствителни спектрални методи, што овозможува да се процени структурата на молекулите што содржат десетици и стотици атоми. Во рамките на вториот правец, се проучуваат појавите под локални (локални) електрични, магнетни или механички влијанија врз нанотелата, имплементирани со помош на наносонди и специјални манипулатори. Во рамките на третата насока се одредуваат макрокинетичките карактеристики на колективите на нанотела и функциите на дистрибуција на нанотелата според параметрите на состојбата.

Применетата нанохемија вклучува:

Развој на теоретски основи за употреба на наносистеми во инженерството и нанотехнологијата, методи за предвидување на развојот на специфични наносистеми под условите на нивна употреба, како и барање оптимални методи на работа (техничка нанохемија).

Создавање теоретски модели на однесување на наносистемите при синтеза на наноматеријали и барање оптимални услови за нивно производство (синтетичка нанохемија).

Проучување на биолошки наносистеми и создавање методи за користење на наносистеми за медицински цели (медицинска нанохемија).

Развој на теоретски модели за формирање и миграција на наночестички во животната средина и методи за прочистување на природните води или воздух од наночестички (нанохемија на животната средина).

5. Методи за добивање наночестички

Подготовка на наночестички во гасна фаза:

1 Добивање наночестички во процесот на „испарување - кондензација“.

Во гасната фаза најчесто се изведуваат следните процеси: испарување - кондензација (испарување во електричен лак и во плазма); таложење; топохемиски реакции (редукција, оксидација, распаѓање на честички од цврста фаза). Во процесот на испарување-кондензација, течните или цврстите материи се испаруваат на контролирана температура во атмосфера на инертен гас со низок притисок, проследено со кондензација на пареата во медиум за ладење или на уреди за ладење. Овој метод овозможува да се добијат честички со големина од две до неколку стотици нанометри. Наночестичките со големина помала од 20 nm обично се сферични во форма, додека поголемите може да изгледаат фацетирани.

Вообичаено, супстанцијата што треба да се испари се става во грејна комора со грејач и дупка (дијафрагма), преку која испарените честички на супстанцијата влегуваат во вакуумски простор (со притисок од околу 0,10 Pa), каде што е молекуларен зрак. формирана. Честичките, движејќи се речиси линеарно, се кондензираат на оладената подлога. Гасот се испумпува од уредот преку вентил. Температурата на изворот се избира во зависност од потребниот интензитет на молекуларниот зрак и рамнотежниот притисок над испарениот материјал. Може да биде повисока или пониска од точката на топење на супстанцијата.

Треба да се забележи дека некои супстанции (на пример, Sn и Ge) испаруваат и во форма на поединечни атоми и во форма на мали кластери. Кај молекуларните зраци со низок интензитет добиени со излив низ отворот во грејната комора, се забележува униформа дистрибуција на кластери со мала големина. Главната предност на методот на молекуларен зрак е способноста за сосема прецизно регулирање на интензитетот на зракот и контрола на брзината на снабдување со честички во зоната на кондензација.

2 Производство на наночестички во гасна фаза.

Методот на молекуларен зрак со низок интензитет често се комбинира со методи на хемиско таложење. Таложењето се врши во близина или директно на студената површина на апаратот под контролирана температура и намален притисок за да се намали веројатноста за судири на честички.

За производство на наночестички во гасна фаза, се користат инсталации кои се разликуваат по методите на снабдување и загревање на испарениот материјал, составот на гасовитиот медиум, методите на спроведување на процесот на кондензација и изборот на добиениот прав. На пример, прашокот се депонира на изладен ротирачки цилиндар или барабан и се струга во контејнер за прием.

Дизајнерскиот дијаграм на апарат за гас-фазна синтеза на метални наноправи вклучува работна комора, ладен барабан, стругалка, инка, контејнер за прием на прашок, загреан цевчест реактор и уред за контролирано снабдување со испарен материјал и носач на гас. Во тубуларен реактор, испаруваниот материјал се меша со инертен гас-носител и се пренесува во состојба на гасна фаза.

Добиениот континуиран проток на кластери или наночестички тече од реакторот во работната комора на апаратот, во која се создава притисок од редот од 1 - 50 Pa. Кондензацијата на наночестичките и нивното таложење во форма на прав се случува на површината на оладениот ротирачки барабан. Со помош на стругалка, прашокот се отстранува од површината на барабанот; потоа преку инка поминува во контејнер за прием и се испраќа на понатамошна обработка.

За разлика од испарувањето во вакуум, атомите на супстанцијата испарувана во ретка атмосфера брзо ја губат кинетичката енергија поради судири со атоми на гас и формираат кристални јадра (кластери). Кога тие се кондензираат, се формираат нанокристални честички. Така, во процесот на кондензација на алуминиумска пареа во средина на водород, хелиум и аргон при различен притисок на гасот, се добиваат честички со големина од 20 - 100 nm.

3 Подготовка на наночестички со користење на топохемиски реакции.

Со користење на топохемиски реакции на одредени гасовити подлоги со метални наночестички во моментот на нивна кондензација од фазата на пареа, можно е да се добијат наночестички од саканите соединенија. За да се добие потребното соединение, интеракцијата на испаруваниот метал со гасот од реагенсот може да се обезбеди директно во гасната фаза.

Во методот на хемиски реакции во гасоводна фаза, синтезата на наноматеријали се јавува поради хемиски трансформации што се случуваат во атмосфера на пареа на многу испарливи супстанции. Халиди (особено метални хлориди), метални оксихлориди MeOnClm, алкоксиди Me(OR)n, алкилни соединенија Me(R)n, метални пареи и така натаму се широко користени како почетни реагенси. Овој метод може да произведе наноматеријали од бор, саѓи, метали, легури, нитриди, карбиди, силициди, сулфиди и други соединенија.

Кога се синтетизираат наноматеријали со користење на методот што се разгледува, својствата на добиените производи се во голема мера под влијание на дизајнот на реакторите, начинот на загревање на реагенсите, температурниот градиент во текот на процесот и голем број други фактори.

Хемиските реакции во гасната фаза обично се изведуваат во различни типови на реактори со тубуларен проток. Најраспространети се реакторите со надворешно загревање на зоната на реакција. Како структурни материјали за зоната на реакција на апаратот се користат кварцни соединенија, керамички материјали или алумина.

Топохемиската интеракција на гасната фаза со прашокот се користи за нанесување на различни облоги на нејзините честички и воведување на модифицирачки адитиви. Во овој случај, потребно е да се регулира степенот на нерамномерност на процесот, така што цврстата фаза се ослободува само на површината на честичките, а не во волуменот помеѓу честичките. На пример, топохемиските реакции вклучуваат интеракција на оксиди со азот во присуство на јаглерод за синтеза на нитриди. На овој начин се синтетизираат прашоци од силициум, алуминиум, титаниум и циркониум нитриди.

Составот на инертниот гас влијае на стапката на раст на честичките. Потешките атоми на околината поинтензивно земаат енергија од кондензираните атоми и со тоа придонесуваат за растот на честичките, исто како што намалувањето на температурата на ладење придонесува и за растот на честичките. Со промена на притисокот на гасот во апаратот и составот на гасовитата средина, можно е да се добијат наночестички со различна големина. Така, заменувањето на хелиумот со аргон или ксенон ја зголемува големината на добиените наночестички неколку пати.

Производството на наноправи во гасната фаза е олеснето со релативно нискиот површински напон на интерфејсот на цврст гас; Зголемувањето на површинскиот напон доведува до набивање на наночестичките во агрегатот. Во исто време, високата температура ги забрзува процесите на дифузија, што го промовира растот на честичките и формирањето на цврсти мостови помеѓу честичките. Главниот проблем на методот што се разгледува е одвојувањето на наночестичките од гасната фаза во услови кога концентрацијата на честички во протокот на гас е мала, а температурата на гасот е доста висока. За фаќање наночестички, се користат специјални уреди за филтрирање (на пример, метал-керамички филтри, електрични таложници), центрифугална седиментација на цврсти честички во циклони и хидроциклони и специјални гасни центрифуги.

Наночестичките може да се формираат како резултат на високотемпературно распаѓање на цврсти материи кои содржат метални катјони, молекуларни анјони или органометални соединенија. Овој процес се нарекува термолиза. На пример, мали честички на литиум може да се добијат со распаѓање на литиум азид LiIII. Супстанцијата се става во евакуирана кварцна цевка и се загрева до 400 C во инсталацијата. На температура од околу 370 C, азидот се распаѓа со ослободување на гасовит N2, што може да се одреди со зголемување на притисокот во евакуираниот простор. По неколку минути, притисокот паѓа на првобитното ниво, што покажува дека целиот N2 е отстранет. Останатите атоми на литиум се комбинираат за да формираат мали колоидни метални честички. Овој метод може да произведе честички со големини помали од 5 nm. Честичките може да се пасивираат со внесување на соодветен гас во комората.

Подготовка на наночестички во течна фаза:

1 Хемиска кондензација.

Хемиските методи за производство на наночестички и ултрадисперзните системи се познати подолго време. Колоиден раствор на златен (црвен) сол со големина на честички од 20 nm е добиен во 1857 година. М. Фарадеј. Агрегативната стабилност на растворот се објаснува со формирањето на двоен електричен слој на интерфејсот на цврстиот раствор и појавата на електростатска компонента на раздвоен притисок, што е главниот фактор за стабилизација на овој систем.

Наједноставниот и најчесто користен метод е синтеза на наночестички во раствори преку различни реакции. За да се добијат метални наночестички, се користат реакции на редукција, во кои како редукциони средства се користат алуминиум и борохидриди, тетраборати, хипофосфити и многу други неоргански и органски соединенија.

Нано-честичките на металните соли и оксиди најчесто се добиваат во реакциите на размена и хидролиза. На пример, златен сол со големина на честички од 7 nm може да се добие со редуцирање на златниот хлорид со натриум борохидрид користејќи додеканетиол како стабилизатор. Тиолите се широко користени за стабилизирање на полупроводнички наночестички. Овој метод има исклучително широки способности и овозможува да се добијат материјали што содржат биолошки активни макромолекули.

2 Врнежите во раствори и се топат.

Врнежите во растворите.

Општите обрасци на формирање на наночестички во течни медиуми зависат од многу фактори: составот и својствата на почетната супстанција (раствор, топење); природата на дијаграмот на фазна рамнотежа на системот што се разгледува; метод за создавање на презаситеност на раствор или топење; употребената опрема и нејзините начини на работа.

Во случај на синтеза на потребните фази, прашокот се обработува термички по сушењето или овие фази се комбинираат во една. По термичка обработка, агрегатите се расчленуваат до големини на наночестички.

Почетните материјали и растворувачот се избрани така што нуспроизводите можат целосно да се отстранат од целниот производ за време на перењето и последователната термичка обработка без загадување на животната средина. За ефикасно мешање на реагенсите, се користат уреди за мешање со разни видови миксери (пропелер, прачка, турбина), циркулационо мешање со помош на пумпи (центрифугални и запчаници), уреди за дисперзија (млазници, млазници, инјектори, ротирачки дискови, акустични распрскувачи итн.) .

Од една страна, за да се зголеми продуктивноста на реакторот, растворливоста на почетните супстанции мора да биде висока. Меѓутоа, кога се добиваат наночестички, ова ќе ја зголеми нивната масовна содржина во добиената суспензија и веројатноста за комбинирање во агрегати.

Од друга страна, за да се обезбеди висок степен на нерамнотежа во процесот на формирање на цврстата фаза, неопходно е да се користат заситени раствори на почетните материи. За да се одржи мал дел од наночестичките во суспензијата, препорачливо е да се користат малку растворливи почетни материи. Во овој случај, продуктивноста на реакторот ќе се намали. Друга можност е да се користи мала количина на преципитант и голем вишок на таложник. При таложење во водени раствори, растворите на амонијак, амониум карбонат, оксална киселина или амониум околат најчесто се користат како преципитант. Добро растворливите соли на азотни, хлороводородни или оцетни киселини се избираат како почетни материјали за таложење.

Со регулирање на pH и температурата на растворот, можно е да се создадат услови за производство на високо дисперзирани хидроксиди. Производот потоа се калцинира и, доколку е потребно, се намалува. Добиените метални прашоци имаат големина од 50 - 150 nm и сферична или блиска до сферична форма. Методот на таложење може да се користи за добивање материјали од метал оксид и метал оксид, композиции врз основа на нив, разни ферити и соли.

Критична фаза која ги одредува својствата на добиениот прав е неговото одвојување од течната фаза. Со појавата на интерфејс гас-течност, силите на Лаплас и компресибилните честички нагло се зголемуваат. Како резултат на дејството на овие сили, притисоци на притисок од редот на мегапаскали се јавуваат во нано-честички, кои се користат при набивање на макрочестички во монолитни порозни производи. Во овој случај, во порите на агрегатот се создаваат хидротермални услови, што доведува до зголемување на растворливоста на честичките и зајакнување на агрегатите поради механизмот на растворање-кондензација. Честичките се комбинираат во силен агрегат, а потоа во посебен кристал.

За отстранување на течната фаза од седиментот, се користат процесите на филтрација, центрифугирање, електрофореза и сушење. Веројатноста за формирање на издржливи агрегати може да се намали со замена на водата со органски растворувачи, како и со употреба на сурфактанти, сушење со замрзнување и користење на средство за сушење во суперкритични услови.

Варијација на технологијата за производство на наночестички во течни медиуми е контролираното растворање на поголеми честички во соодветни растворувачи. За да го направите ова, неопходно е да се забави или дури и да се запре процесот на нивно растворање во опсегот на нано големина. Користејќи го истиот метод, можно е да се поправат големини на честички добиени со наведените методи во случаи кога нивната големина се покажува поголема отколку што е потребно.

Врнежите во топи.

Со овој метод, течниот медиум се стопени соли или метали (најчесто се користат стопени соли). Формирањето на цврстата фаза се случува на доволно висока температура, кога процесите на дифузија предизвикуваат висока стапка на раст на кристалите. Главниот проблем во овој случај е да се избегне заробување на страничните соединенија од синтетизираниот прав. За да се изолира синтетизираниот прав по ладењето, солта се раствора во соодветни растворувачи.

Со менување на степенот на нерамнотежа на процесот, структурата на материјалот може да се прилагоди. Ако процесот се запре во фазата кога цврстата фаза е нанодимензионирана, може да се добие наноматеријал. Сепак, ова е многу тешко да се направи поради високата стапка на пренос на дифузна маса при прилично висока температура на околината.

Овој метод е повеќе ветувачки за добивање наночестички со растворање на оригиналните поголеми честички. Во овој случај, можно е веднаш да се добие нанокомпозит ако медиум за растворање, на пример стаклен, игра улога на матрица за наночестички.

3 Метод на сол-гел.

Методот сол-гел вклучува неколку главни технолошки фази. Во почетокот се добиваат водени или органски раствори на почетните материи. Соли (колоидни системи) со цврста дисперзирана фаза и течен дисперзивен медиум се формираат од раствори за да се добие сол, на пример, се користи хидролиза на соли на слаби бази или алкохолати. Може да користите и други реакции кои водат до формирање на стабилни и концентрирани соли (на пример, употреба на пептизери - супстанции кои го спречуваат распаѓањето на агрегатите на честички во дисперзните системи). Ефикасно е да се нанесе заштитен слој од полимери растворливи во вода или сурфактанти на наночестичките за време на процесот на хидролиза, додаден заедно со вода за време на процесот на хидролиза.

Последователно, растворот се претвора во гел со отстранување на дел од водата од него со загревање и екстракција со соодветен растворувач. Во некои случаи, воден сол се прска во загреана органска течност која не се меша со вода.

Со претворање на сол во гел, се добиваат структурирани колоидни системи. Цврстите честички од дисперзираната фаза се меѓусебно поврзани во лабава просторна мрежа, која содржи течен дисперзивен медиум во своите ќелии, лишувајќи го системот како целина од флуидност. Контактите помеѓу честичките лесно и реверзибилно се уништуваат со механички и термички влијанија. Геловите со воден медиум за дисперзија се нарекуваат хидрогели, а оние со јаглеводороден дисперзивен медиум се нарекуваат органогели.

Со сушење на гелот може да се добијат аерогели или ксерогели - кревки микропорозни тела (прав). Прашокот се користи за калапи производи, плазма прскање итн. Гелот може да се користи директно за производство на филмови или монолитни производи. Во моментов, методот сол-гел е широко користен за добивање наночестички од неоргански неметални материјали.

4 Електрохемиски метод за производство на наночестички.

Електрохемискиот метод е поврзан со ослободување на супстанција на катодата при електролиза на едноставни и сложени катјони и анјони. Ако систем кој се состои од две електроди и раствор на електролит (топење) е вклучен во колото на директна електрична струја, тогаш на електродите ќе се појават реакции на оксидација-намалување. На анодата (позитивна електрода), анјоните се откажуваат од електроните и се оксидираат; На катодата (негативна електрода), катјоните добиваат електрони и се намалуваат. Депозитот формиран на катодата како резултат, на пример, од електрокристализација, морфолошки може да биде или лабав или густ слој од многу микрокристалити.

На текстурата на седиментот влијаат многу фактори, како што се природата на супстанцијата и растворувачот, видот и концентрацијата на јоните на целниот производ и туѓите нечистотии, адхезивните својства на депонираните честички, температурата на медиумот, електричен потенцијал, услови на дифузија и други. Еден од ветувачките научни насоки е употребата на електрохемиска синтеза за дизајнирање на наноструктурни материјали. Нејзината суштина лежи во формирањето на дводимензионални (Langmuir) монослоеви од метални наночестички под еднослојни сурфактант матрици за време на кинетички контролирана електроредукција. Главните предности на методот се експериментална пристапност и способност за контрола и управување со процесот на добивање наночестички.

Подготовка на наночестички со помош на плазма:

1 Плазмохемиска синтеза.

Еден од најчестите хемиски методи за производство на ултрафини прашоци од метали, нитриди, карбиди, оксиди, бориди, како и нивни мешавини, е плазма-хемиската синтеза. Овој метод се карактеризира со многу брза (за 10,3 - 10,6 секунди) реакција која се јавува далеку од рамнотежа и висока стапка на формирање на нова фаза со релативно ниска стапка на нивниот раст.

Во плазма-хемиската синтеза, се користи азот, амонијак, јаглеводород и аргон со ниска температура (400 - 800 K), која се создава со помош на електричен лак, електромагнетно високофреквентно поле или комбинација од двете во реакторите т.н. плазматрони. Во нив, проток на почетни супстанции (гасовити, течни или цврсти) брзо лета низ зоната каде што се одржува плазмата, добивајќи енергија од неа за да изврши реакции на хемиска трансформација. Гасот што формира плазма може да биде и самата оригинална супстанција.

Реакторот ги вклучува следните главни компоненти: електроди, цевки за влез на гас што формира плазма, намотки од електромагнети за одржување на плазма лак, цевки за внесување реагенси, уреди за влез на ладен гас и уред за прием за производи за синтеза. Колоната на лакот формирана помеѓу електродите формира проток на плазма, а во реакторот се постигнува температура од 1200 - 4500 К Добиените производи се стврднуваат на различни начини: во цевчести разменувачи на топлина, со поплавување на протокот на реакционата смеса со млазници. од ладни гасови или течност, во оладени млазници Лавал.

Карактеристиките на добиените прашоци зависат од употребените суровини, технологијата на синтеза и видот на плазматронот; нивните честички се единечни кристали и имаат големини од 10 - 100 nm или повеќе. Процесите што се случуваат за време на плазма-хемиската синтеза и методот на гас-фаза за производство на наночестички се блиску еден до друг. По интеракцијата во плазмата, активните честички се формираат во гасната фаза. Во иднина, неопходно е да се зачуваат нивните нано големини и да се одвојат од гасната фаза.

Прашокот за плазма-хемиска синтеза се карактеризира со широка дистрибуција на наночестички во големина и, како последица на тоа, присуство на прилично големи (до 1 - 5 μm) честички, односно ниска селективност на процесот, како и висока содржина на нечистотии во прав.

За да добиете наночестички, можете да го користите не само методот на нивниот раст, туку и растворањето на поголеми честички во плазмата. Во пракса, се користат реактори во кои ласерското зрачење се внесува во работниот волумен преку посебен прозорец и проток на реакционата смеса. Во областа на нивното вкрстување, се појавува зона на реакција каде што се формираат честички. Големината на честичките зависи од притисокот на реакторот и интензитетот на ласерското зрачење. Параметрите на ласерското зрачење се многу полесни за контролирање (од високофреквентната или лачната плазма), што овозможува да се добие потесна дистрибуција на големината на честичките. На овој начин се добива силициум нитрид во прав со големини на честички од 10 - 20 nm.

2 Електроерозивен метод.

Суштината на методот е формирање на лак помеѓу електродите потопени во бања со течност. Под овие услови, супстанцијата на електродите е делумно дисперзирана и во интеракција со течноста формира дисперзиран прав. На пример, електричната ерозија на алуминиумските електроди во вода доведува до формирање на прашок од алуминиум хидроксид.

Добиениот цврст талог се одвојува од течната фаза со филтрација, центрифугирање и електрофореза. Прашокот потоа се суши и, доколку е потребно, претходно се дроби. Во процесот на последователна термичка обработка, целниот производ се синтетизира од прашокот, од кој се добиваат честички со саканата големина за време на процесот на распаѓање. Овој метод може да произведе честички со нано големина ако честичките со големи димензии се стават во течна фаза.

3 Синтеза на ударен бран или детонација.

Користејќи го овој метод, наночестичките се произведуваат во плазмата формирана за време на експлозија на силен експлозив (HE) во комора за експлозија (цевка за детонација).

Во зависност од моќноста и видот на експлозивната направа, интеракцијата на ударниот бран на материјалот се јавува за многу краток временски период (десетини микросекунди) на температура од повеќе од 3000 К и притисок од неколку десетици хектопаскали. Во такви услови, можна е фазна транзиција кај супстанциите со формирање на наредени дисипативни структури со нано големина. Методот на ударни бранови е најефикасен за материјали чија синтеза се изведува при високи притисоци, на пример, дијамантски прав, кубен бор нитрат и други.

При експлозивна трансформација на кондензиран експлозив со негативен кислороден биланс (мешавина од ТНТ и хексоген), јаглеродот е присутен во производите на реакцијата, од кои се формира дијамантска дисперзирана фаза со големина на честички од редот од 4 - 5 nm.

Со изложување на порозни структури од различни метали и нивни соли, гелови од метални хидроксиди на ударни бранови од експлозивно полнење, можно е да се добијат наноправи од Al, Mg, Ti, Zn, Si и други оксиди.

Предноста на методот на синтеза на ударни бранови е можноста за добивање наноправи од различни соединенија не само од обичните фази, туку и од фазите под висок притисок. Во исто време, за практичната примена на методот се потребни посебни простории и технолошка опрема за извршување на операциите на минирање.

Механохемиска синтеза.

Овој метод обезбедува механичка обработка на цврсти материи, што резултира со мелење и пластична деформација на супстанциите. Мелењето на материјалите е придружено со раскинување на хемиски врски, што ја предодредува можноста за последователно формирање на нови хемиски врски, односно појава на механички хемиски реакции.

Механичкото влијание при пулсирање на материјалите за мелење; во овој случај, појавата на полето на напрегање и неговото последователно опуштање не се случуваат во текот на целото време кога честичките се во реакторот, туку само во моментот на судирот на честичките и за кратко време по него. Механичкото дејство не е само импулсивно, туку и локално, бидејќи не се јавува низ целата маса на цврстото тело, туку само таму каде што се појавува поле на стрес и потоа се релаксира.

Влијанието на енергијата ослободена на висок степен на нерамнотежа при удар или абразија, поради ниската топлинска спроводливост на цврстите материи, доведува до фактот дека некој дел од супстанцијата е во форма на јони и електрони - во состојба на плазма. Механохемиските процеси во цврста материја може да се објаснат со помош на теоријата на фонон за уништување на кршливи тела (фононот е квантум на енергија на еластичните вибрации на кристалната решетка).

Механичкото мелење на цврсти материјали се врши во ултрафини мелници за мелење (топчести, планетарни, вибрации, млаз). Кога работните тела комуницираат со материјалот што се меле, тој може локално да се загрева за кратко време до високи (плазма) температури, кои се добиваат во нормални услови на високи температури.

Наноправ со големини на честички од 200 до 5 - 10 nm може да се добијат механички. Значи, при мелење мешавина од метал и јаглерод за

По 48 часа се добиени честички од TiC, ZrC, VC и NbC со големина од 7 - 10 nm. Во топчеста мелница, WC-Co нанокомпозитни честички со големина на честички од 11-12 nm беа добиени од мешавина од волфрамски јаглерод и прашок од кобалт со почетна големина на честички од околу 75 микрони за 100 часа.

Биохемиски методи за добивање наноматеријали.

Наноматеријалите може да се произведуваат и во биолошки системи. Во многу случаи, живите организми, како што се некои бактерии и протозои, произведуваат минерали со честички и микроскопски структури во опсегот на големина на нанометри.

Процесите на биоминерализација функционираат преку механизми на фина биохемиска контрола, што резултира со производство на материјали со добро дефинирани карактеристики.

Живите организми може да се користат како директен извор на ултрафини материјали, чии својства може да се променат со менување на биолошките услови на синтеза или обработка. Ултрафините материјали добиени со методи на биохемиска синтеза можат да бидат почетни материјали за некои веќе тестирани и познати методи на синтеза и обработка на наноматеријали, како и во голем број технолошки процеси. Досега има малку работа во оваа област на истражување, но веќе е можно да се истакнат голем број примери за производство и употреба на биолошки наноматеријали.

Во моментов, ултрадисперзните материјали може да се добијат од голем број биолошки објекти, на пример, феритини и сродни протеини кои содржат железо, магнетни бактерии и други. Така, феритините (еден вид на протеин) им обезбедуваат на живите организми способност да синтетизираат честички со големина на нанометар од железни хидроксиди и оксифосфати. Способноста на магнетотактичките бактерии да ги користат линиите на магнетното поле на Земјата за сопствена ориентација им овозможува да имаат синџири на нано-големини (40 - 100 nm) честички на магнетит со еден домен.

Исто така, можно е да се добијат наноматеријали со помош на микроорганизми. Во моментов, откриени се бактерии кои оксидираат сулфур, железо, водород и други супстанции. Со помош на микроорганизми, стана возможно да се спроведат хемиски реакции за извлекување на разни метали од руди, заобиколувајќи ги традиционалните технолошки процеси. Примерите вклучуваат технологија на бактериско истекување на бакар од сулфидни материјали, ураниум од руди и одвојување на нечистотии од арсен од концентрати од калај и злато.

Во некои земји, до 5% бакар и големи количини ураниум и цинк моментално се добиваат со микробиолошки методи. Постојат добри предуслови, потврдени со лабораториски студии, за употреба на микробиолошки процеси за екстракција на манган, бизмут, олово и германиум од карбонатни руди со низок степен. Со помош на микроорганизми, можно е да се открие ситно распространето злато на концентратите на арсенопирит. Затоа, во техничката микробиологија се појави нова насока, која се нарекува микробиолошка хидрометалургија.

Криохемиска синтеза.

Високата активност на металните атоми и кластери во отсуство на стабилизатори предизвикува реакција во поголеми честички. Процесот на агрегација на атоми на метал се случува практично без енергија на активирање. Стабилизацијата на активните атоми на речиси сите елементи на периодниот систем беше постигната на ниски (77 K) и ултра ниски (4 - 10 K) температури со користење на методот на изолација на матрицата. Суштината на овој метод е употребата на инертни гасови на ултра ниски температури. Аргон и ксенон најчесто се користат како матрица. Паровите метални атоми се кондензираат со голем, обично илјадакратен вишок на инертен гас на површина изладена на 10 - 12 К. Значително разредување на инертните гасови и ниските температури практично ја елиминираат можноста за дифузија на атоми на метал и тие се стабилизираат во кондензат. Физичко-хемиските својства на таквите атоми се проучуваат со различни спектрални и радиоспектрални методи.

Основни процеси на криохемиската нанотехнологија:

1 Подготовка и дисперзија на раствори.

Како резултат на растворање на почетната супстанција или супстанции во одреден растворувач, можно е да се постигне максимален можен степен на мешање на компонентите во хомоген раствор, во кој е загарантиран висок степен на точност на усогласеноста со дадениот состав. Водата најчесто се користи како растворувач; сепак, можно е да се користат и други растворувачи кои лесно се замрзнуваат и сублимираат.

Добиениот раствор потоа се распрскува во поединечни капки со потребната големина и тие се ладат додека влагата целосно не се замрзне. Процесот на хидродинамичка дисперзија се изведува поради протокот на растворот низ различни млазници и филтри, како и со користење на млазници.

Слични документи

Општи информации за методите за добивање наночестички. Основни процеси на криохемиската нанотехнологија. Подготовка и дисперзија на раствори. Биохемиски методи за добивање наноматеријали. Капки за замрзнување. Суперсоничен одлив на гасови од млазницата.

работа на курсот, додадена 21.11.2010


Основни концепти на нанотехнологијата и развој на нанохемијата. Улогата на јаглеродот во наносветот. Откривање на фулерените како форма на постоење на јаглерод. Видови паметни наноматеријали: биомиметички, биоразградливи, феромагнетни флуиди, хардверски и софтверски комплекс.

презентација, додадена 08/12/2015


Главните аспекти кои се однесуваат на полето на нанохемијата. Класификација на ефектите од големината според Мајер, причините за нивното појавување. Шема на работа и општ поглед на микроскоп со атомска сила. Класификација на наноматеријалите по големина. Својства на јаглеродни наноцевки.

презентација, додадена на 13.07.2015


Својства и класификација на наночестичките: нанокластери и самите наночестички. Клеточни култури кои се користат за ин витро студии за токсичност: карцином на белите дробови, човечки амнион и лимфоцити, кардиомиоцити на стаорци. Проучување на цитотоксичноста на наноматеријалите.

работа на курсот, додадена 14.05.2014 година


Примена на нанотехнологијата во медицината. Влијание на наночестичките врз човечкото тело. Медицински апликации на микроскопи за скенирање сонда. Добивање единечни кристали во двослојна бања. Уреди за добивање лекови со мустаќи.

теза, додадена на 04.06.2015 година


Карактеристики на добивање сребрени наночестички со хемиска редукција во раствори. Принципот на зрачење-хемиска редукција на метални јони во водени раствори. Формирање на метални соли. Проучување на влијанието на рН врз големината на врвот на плазмонот.

работа на курсот, додадена 12/11/2008


Влијанието на вишокот површинска енергија врз адхезивната интеракција на наночестичките. Адсорпциски монослој на сурфактант. Локална концентрација и формирање на островска структура со нано големина. Ефект на сурфактанти врз површинските сили и стабилноста на лиофобните наносистеми.

тест, додаден на 17.02.2011 година


Карактеристики на сребрените наночестички. Нивното влијание врз одржливоста на човечките лимфоцити според резултатите од тестот МТТ. Клеточни култури кои се користат за ин витро студии за токсичност. Студија на цитотоксичноста на наноматеријалите во клеточни култури на цицачи.

работа на курсот, додадена 05/04/2014


Регуларности на формирање на нанофаза во раствор. Методи за подготовка на катализатори. Метод за подготовка на наночестички на паладиум стабилизирани во ултратенки слоеви на хитозан депонирани на алуминиум оксид. Физичко-хемиски својства на нанокомпозитите.

теза, додадена 12.04.2014


Магнетни метални наночестички. Физичко-хемиски својства на мицеларните раствори. Кондуктометриска студија, синтеза на наночестички на кобалт во директни мицели. Подготовка на Langmuir-Blodgett филм, скенирање на електрони и микроскопија на атомска сила.

Нанохемија

Хемија и фармакологија

Нанонауката се појави како независна дисциплина само во последните 7-10 години. Проучувањето на наноструктурите е вообичаена насока за многу класични научни дисциплини. Нанохемијата зазема едно од водечките места меѓу нив, бидејќи отвора речиси неограничени можности за развој, производство и истражување...

ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЈА ЗА ОБРАЗОВАНИЕ ОМСК ДРЖАВЕН ПЕДАГОШКИ УНИВЕРЗИТЕТ ЗА ХЕМИСКИ И БИОЛОШКИ ФАКУЛТЕТ
КАТЕДРА ЗА ХЕМИЈА И МЕТОДИ НА НАСТАВА ПО ХЕМИЈА

Нанохемија

Заврши: ученик 1-ХО Куклина Н.Е.

Проверено од: д-р, вонреден професор Б.Ја.

Омск 2008 година

§1. Историја на формирањето на нанонауката………………………………………………………………………………………………………………………………………3

§2. Основни концепти на нанонауката………………………………………………………………….5

§3. Карактеристики на структурата и однесувањето на некои наночестички…………………………………8

§4. Видови применети употреби на нанохемијата……………………………………………………………………………………………

§5. Методи за добивање наночестички……………………………………………………………..10

§6. Наноматеријали и изгледи за нивна примена……………………………………………………………………………………………

Извори на информации………………………………………………………………………………………13

§1. Историја на формирањето на нанонауката

1905 година Алберт Ајнштајн теоретски докажал дека големината на молекулата на шеќер е стра вените се 1 нанометар.

1931 година Германските физичари Ернст Руска и Макс Нол го создадоа електронскиот микроскопО опсег што обезбедува 10 15 -кратно зголемување.

1932 година Холандскиот професор Фриц Зерник го измислил фазниот контраст миДо роскоп варијанта на оптички микроскоп кој го подобри квалитетот на прикажување на деталите на сликатаА zheniya, и со негова помош ги проучувал живите клетки.

1939 година Сименс, каде што работеше Ернст Руска, го издаде првиот комерцијален електронски микроскоп со резолуција од 10 nm.

1966 година Американскиот физичар Расел Јанг, кој работел во Националното биро за сто n пикадо, го измислил моторот што се користи денес за скенирање на микроскопи во тунелО опфати и за позиционирање наноинструменти со точност од 0,01 ангстром (1 нанометар = 10 ангстроми).

1968 година Извршниот потпретседател на Bell, Алфред Чо и Џон Артур, вработен во одделот за истражување на полупроводници, ја потврдија теоретската можност за користење на нанотехнологијата во решавањето на проблемите на површинскиот третман и постигнувањето атомска прецизност при создавањето електронски уреди.

1974 година Јапонскиот физичар Норио Танигучи, кој работел на Универзитетот во Токио, го предложил терминот „нанотехнологија“ (процес на делење, склопување и менување на материјатаА риболов со нивно изложување на еден атом или една молекула), кој брзо се здоби со популарност во научните кругови.

1982 година Во Истражувачкиот центар IBM Цирих, физичарите Герд Биниг и Ге n Рич Рорер создаде микроскоп за скенирање тунели (STM), кој овозможува да се конструира тродимензионална слика за распоредот на атомите на површините на спроводливите материјали.

1985 година Тројца американски хемичари: професорот Ричард Смали од Универзитетот Рајс, како и Роберт Карл и Харолд Крото, открија фулерени - молекули составениЈас се состои од 60 јаглеродни атоми распоредени во форма на сфера. Овие научници исто така први измериле објект со големина од 1 nm.

1986 година Герд Биниг разви микро сонда за скенирање на атомска силаО опсег, што конечно овозможи да се визуелизираат атомите од какви било материјали (не самоО возачи), како и манипулира со нив.

19871988 година Во Истражувачкиот институт „Делта“ под раководство на П.Н. Лускинович ја пушти во употреба првата руска нанотехнолошка инсталација, која изврши насочено бегство на честички од врвот на микроскопската сонда под влијание на загревањето.

1989 година Научниците Доналд Ајглер и Ерхард Швецер од Калифорнискиот истражувачки центар IBM успеаја да го изложат името на нивната компанија со 35 атоми ксенон на кристал на никел.

1991 година Јапонскиот професор Сумио Лиџима, кој работел во NEC, иСо користеле фулерени за создавање јаглеродни цевки (или наноцевки) со дијаметар од 0,8 nm.

1991 година Првата програма за нанотехнологија на Националната научна фондација беше лансирана во САД. Во слични активности се занимава и јапонската влада.

1998 година Сис Декер, холандски професор на Техничкиот универзитет Делфтс, создаде транзистор базиран на наноцевки. За да го направи ова, тој мораше да биде првиот во светот што ќе се променид да се определи електричната спроводливост на таквата молекула.

2000 година Германскиот физичар Франц Гисибл видел субатомски честички во силикон. Неговиот колега Роберт Магерл предложи технологија на нанотомографија за да создаде тродимензионалнаР нова слика за внатрешната структура на материјата со резолуција од 100 nm.

2000 година Владата на САД го отвори Националниот институт за нанотехнологијаИ иницијатива (ННИ). Американскиот буџет издвои 270 милиони долари за оваа област, комерцијалнад Кинеските компании инвестирале 10 пати повеќе во него.

2002 година Cees Dekker поврза јаглеродна цевка со ДНК, создавајќи единствено наное механизам.

2003 година Професорот Фенг Лиу од Универзитетот во Јута, користејќи ја работата на Франц Гисибл, користел атомски микроскоп за да конструира слики од електронските орбити со анализа на нивната пертурбација додека се движат околу јадрото.

§2. Основни концепти на нанонауката

Нанонауката се појави како независна дисциплина дури потоаг возраст 7-10 години. Проучувањето на наноструктурите е вообичаена насока за многу класични научни дисциплини. Нанохемијата зазема едно од водечките места меѓу нив, бидејќи отвора речиси неограничени можности за развој, производство и истражување на нови наноматеријали со одредени својства, често супериорни по квалитет во однос на природните материјали.

нанохемија - е наука која ги проучува својствата на различните седиментиТ структури, како и развој на нови методи за нивно производство, проучување и измена.

Приоритетна задача на нанохемијата евоспоставување врска помеѓу големината на наночестичкитеА стица и нејзините својства.

Објекти на истражување на нанохемијасе тела со таква маса што им е еквивалентИ големината на валентноста останува во рамките на нанопораголникот (0,1 100 nm).

Објектите во нано размери заземаат средна позиција помеѓу масовните материјали од една страна и атомите и молекулите од друга страна. Присуството на таквиъ ЕКТ во материјалите им дава нови хемиски и физички својства. Нанообјектите се средна и поврзувачка врска помеѓу светот во кој тие работат.О познавање на квантната механика и светот во кој функционираат законите на класичната физика.

Карактеристични големини на предмети во околниот свет

Нанохемијата ја проучува подготовката и својствата на различни наносистеми.Наносистеми претставуваат збир на тела опкружени со гас или течен медиум. Таквите тд Тие можат да бидат полиатомски кластери и молекули, нанокапки и нанокристали. Ова се средни форми помеѓу атомите и макроскопските тела. Големина на системи околуСо лежи во рамките на 0,1 100 nm.

Класификација на нанохемиските објекти по фазна состојба

Опсегот на предмети што ги проучува нанохемијата постојано се шири. Хемичарите отсекогаш се обидувале да разберат што е посебно за телата со големина на нанометар. Ова доведе до брз развој на колоидна и макромолекуларна хемија.

Во 80-90-тите години на XX век, благодарение на методите на електронска, атомска сила и n nel микроскопија, беше можно да се набљудува однесувањето на нанокристалите од метали и nд органски соли, протеински молекули, фулерени и наноцевки, а во последниве години тА Овие набљудувања станаа широко распространети.

Објекти на нанохемиски истражувања

Така, може да се разликуваат следните главни карактеристики на нанохемијата:

1. Геометриските димензии на предметите се на нанометарска скала;
2. Манифестација на нови својства по предмети и нивни збирки;
3. Способност за контрола и прецизно манипулирање со предмети;
4. Објектите и уредите собрани врз основа на предмети добиваат нови потрошувачи bskie својства.

§3. Карактеристики на структурата и однесувањето на некои наночестички

Наночестички од атоми на благороден гассе наједноставните нанообјектиъ и др. Атоми на инертни гасови со целосно пополнети електронски обвивки слабо комуницираат едни со други преку ван дер Валсовите сили. Кога се опишуваат такви честички, се користи моделот на тврди сфери.

Метални наночестички. Во метални кластери од неколку атоми, може да се реализираат и ковалентни и метални типови на врски. Металните наночестички се многу реактивни и често се користат како катализатори.А торов. Металните наночестички обично имаат правилен облик на октаедар, икосА хедрон, тетрадекаедар.

Фрактални кластеритоа се предмети со разгранета структура: саѓи, кол лоиди, разни аеросоли и аерогели. Фрактал е објект во кој, со возраста,Со Со зголемено зголемување, може да се види како истата структура се повторува во него на сите нивоа и на која било скала.

Молекуларни кластерикластери кои се состојат од молекули. Повеќето класид ров се молекуларни. Нивниот број и разновидност се огромни. Особено, на молекулитена Многу биолошки макромолекули припаѓаат на поларни кластери.

Фулерени се шупливи внатре честички формирани од многуаголници n прекарите направени од јаглеродни атоми поврзани со ковалентна врска. Посебно место меѓу пополнитед ново окупирана од честичка од 60 јаглеродни атоми C 60 , што личи на микроскопска фудбалска топка.

Наноцевки ова се шупливи молекули внатре, кои се состојат од приближно 1.000.000 atО јаглерод и се еднослојни цевки со дијаметар од околу нанометар и должина од неколку десетици микрони. На површината на наноцевката се раствораат јаглеродни атомиО поставени на темињата на правилни шестоаголници.

§4. Видови применети употреби на нанохемијата

Конвенционално, нанохемијата може да се подели на:

• Теоретски
• Експериментални
• Применето

Теоретска нанохемијаразвива методи за пресметување на однесувањето на нанотелата, земајќи ги предвид таквите параметри на состојбата на честичките како просторни координати и брзинаО големина, маса, карактеристики на составот, обликот и структурата на секоја наночестичка.

Експериментална нанохемијасе развива во три правци.Како дел од првиот Се развиваат и користат ултрасензитивни спектрални методи, даЈу што овозможува да се процени структурата на молекулите што содржат десетици и стотици атоми.Во рамките на вториотнасоки, појави под локална (локална) електричнад научни, магнетни или механички ефекти врз нанотелата, имплементирани со помош на наносонди и специјални манипулатори.Како дел од третатаЈас одредувам насокиТ Xia макрокинетски карактеристики на нанотело колективи и n дистрибутивни функцииА белешка според државните параметри.

Применета нанохемијавклучува:

• Развој на теоретски основи за употреба на наносистеми во инженерството и нанотехнологијатаО ологија, методи за предвидување на развојот на специфични наносистеми под нивни услови иСо употреба, како и барање оптимални методи на работа (техничкии нохемија).
• Создавање теоретски модели на однесување на наносистемите при синтеза на наноматид ријали и барање оптимални услови за нивно производство (синтетичка нанохемија).
• Проучување на биолошки наносистеми и создавање методи за користење нанометриИ стебла за медицински цели (медицинска нанохемија).
• Развој на теоретски модели на формирање и миграција на наночестички во животната срединана сурова средина и методи за прочистување на природните води или воздухот од наночестички (на прО логичка нанохемија).

§5. Методи за добивање наночестички

Во основа, сите методи за синтеза на наночестички може да се поделат во две големи групи:

Методи на дисперзија, или методи за добивање наночестички со мелење конвенционален макропримерок

методи на кондензација, или методи на „растење“ наночестички од поединечни атоми.

Методи на дисперзија

Со методите на дисперзија, почетните тела се дробат во наночестички. Овој пристап за добивање наночестички фигуративно го нарекуваат некои научници„Пристап од врвот до дното“ . Ова е наједноставниот од сите начини за создавање наночестички, еден вид „месо“О сечење“ за макротела. Овој метод е широко користен во производството на материјали за микроелектроника, тој се состои во намалување на големината на предметите до големини на нано во рамките на можностите на индустриската опрема и употребениот материјал. Ич Можно е да се меле супстанција во наночестички не само механички. Руската компанија Advanced Powder Technologies произведува наночестички со експлозија на метална нишка со моќен струен пулс.

Исто така, постојат повеќе егзотични начини за добивање наночестички. Американските научници собраа микроорганизми од лисјата од смокви во 2003 годинаРодокок и ги стави во раствор што содржи злато. Бактериите делуваа како хемиски агенсСо стабилизирачки агенс, собирајќи уредни наночестички со дијаметар од околу 10 nm од јони на сребро. Со градење наночестички, бактериите се чувствуваа нормално и продолжија да се размножуваат.

Кондензацијаметоди

Со методи на кондензација („пристап одоздола нагоре“) наночестичките добиваат nна теми за обединување на поединечни атоми. Методот е дека во контролираниСо Во овие услови се формираат ансамбли од атоми и јони. Како резултат на тоа, нови објекти се формираат со нови структури и, соодветно, со нови својства кои можат да се програмираат со менување на условите за формирање на ансамбли. Овааг Овој потег го олеснува решавањето на проблемот со минијатуризацијата на објектите, нè доближува до решавање на голем број проблеми во литографијата со висока резолуција, создавање на нови микропроцесори, тенки полимерни филмови и нови полупроводници.

§6. Наноматеријали и изгледи за нивна примена

Концептот на наноматеријали првпат беше формулиран во80-тите години на XX век од Г. Глајтер, кој самиот термин го воведе во научна употреба “наноматеријал " Покрај традиционалните наноматеријали (како хемиски елементи и соединенија, аморфни супстанции, метали и нивните легури), тие вклучуваат нанополупроводници, нанополимери, nА непорозни материјали, наноправи, бројни јаглеродни наноструктури, nА нобиоматеријали, супрамолекуларни структури и катализатори.

Фактори кои ги одредуваат уникатните својства на наноматеријалите, се димензионалните, електронските и квантните ефекти на наночестичките што ги формираат, како и нивната многу развиена површина. Бројни студии го покажаа тоаб значајни и технички интересни промени во физичките и механичките својства на наноматеријалите (јачина, цврстина, итн.) се случуваат во опсегот на големината на честичките од неколку nА броеви до 100 nm. Во моментов, веќе се добиени многу наноматеријали базирани на нитриди и бориди со големина на кристали од околу 12 nm или помалку.

Поради специфичните својства на наночестичките кои се во основата на нив, таквите душецид Риалите честопати се супериорни во однос на „редовните“ во многу аспекти. На пример, мета силал Добиената со помош на нанотехнологијата ја надминува јачината на конвенционалниот материјал за 1,53 пати, неговата цврстина е 5070 пати поголема, а отпорноста на корозија е 1012 пати поголема.

Области на примена на наноматеријали:

• елементи на наноелектрониката и нанофотониката (полупроводнички транзистори и ласери; фотодетектори; соларни ќелии; разни сензори)
• ултра густи уреди за снимање информации
• телекомуникации, информатички и компјутерски технологии, супе r компјутери
• видео опрема рамни екрани, монитори, видео проектори
• молекуларни електронски уреди, вклучувајќи прекинувачи и електронски кола на молекуларно ниво
• горивни ќелии и уреди за складирање на енергија
• уреди за микро и наномеханика, вклучувајќи молекуларни мотори и наномотори, нанороботи
• нанохемија и катализа, вклучително и контрола на согорување, обложување, електричниДо трохемија и фармацевтски производи
• авијација, вселенски и одбранбени апликации уреди за следење на состојбатаЈас истражување на животната средина
• насочена испорака на лекови и протеини, биополимери и заздравување на биолошки ткива, клиничка и медицинска дијагностика, создавање на вештачки мускулина риболов, коски, имплантација на живи органи
• биомеханика, геномика, биоинформатика, биоинструментација
• регистрација и идентификација на канцерогени ткива, патогени и биолошки штетни агенси; безбедност во земјоделството и производството на храна.

Регионот Омск е подготвен да развие нанотехнологија

Развојот на нанотехнологијата е една од приоритетните области за развој на науката, технологијата и инженерството во регионот Омск.

Така, во Омск огранок на Институтот за полупроводничка физика СБ РАС, се врши истражувањеч работа на наноелектроника, а во Институтот за проблеми со обработка на јаглеводороди на СБ РАС се работи на добивање нанопорозни јаглеродни потпори и катализатори.

Извори на информации:

• http://www.rambler.ru/cgi-bin/news
• http://www.rambler.ru/news
• ht tp : // Nanometer.ru
• http://www.nanonewsnet.ru/ 67 KB Опрема за лекција: Презентација Почетокот на Големата патриотска војна, која користи мапа на почетниот период на војната, фрагменти од документарни филмови за војната, дијаграм за подготвеноста на Германија и СССР за војна, изложба на книги посветени на Големата патриотска војна...

Курсевите за далечинско образование се модерна форма на ефективно дополнително образование и напредна обука во областа на обука на специјалисти за развој на ветувачки технологии за производство на функционални материјали и наноматеријали. Ова е една од ветувачките форми на модерно образование што се развива низ целиот свет. Оваа форма на стекнување знаење е особено релевантна во таква интердисциплинарна област како наноматеријалите и нанотехнологијата. Предностите на курсевите на далечина се нивната пристапност, флексибилност во изградбата на образовните рути, подобрена ефикасност и ефикасност на процесот на интеракција со студентите, исплатливост во споредба со редовните курсеви, кои, сепак, можат хармонично да се комбинираат со учење на далечина. Во областа на основните принципи на нанохемијата и наноматеријалите, изготвени се видео материјали од Научниот и образовен центар за нанотехнологии на Московскиот државен универзитет:

• . Основни концепти и дефиниции на наносистемските науки и нанотехнологиите. Историја на појавата на нанотехнологијата и наносистемските науки. Интердисциплинарност и мултидисциплинарност. Примери на нанообјекти и наносистеми, нивните карактеристики и технолошки апликации. Објекти и методи на нанотехнологијата. Принципи и перспективи за развој на нанотехнологијата.
• . Основни принципи на формирање на наносистеми. Физички и хемиски методи. Процеси за добивање нанообјекти „од врвот до дното“. Класична, „мека“, микросфера, јонски зрак (FIB), AFM - литографија и наноиндентација. Механичко активирање и механиосинтеза на нанообјекти. Процеси за добивање нанообјекти „од долу-нагоре“. Процеси на нуклеација во гасовити и кондензирани медиуми. Хетерогена нуклеација, епитаксија и хетероепитакси. Спинодално распаѓање. Синтеза на нанообјекти во аморфни (стаклени) матрици. Методи на хемиска хомогенизација (ко-таложење, метод на сол-гел, криохемиска технологија, аеросолна пиролиза, солвотермална обработка, суперкритично сушење). Класификација на наночестички и нанообјекти. Техники за добивање и стабилизирање наночестички. Агрегација и расчленување на наночестички. Синтеза на наноматеријали во еднодимензионални нанореактори.
• . Статистичка физика на наносистеми. Карактеристики на фазни транзиции во мали системи. Видови интра- и интермолекуларни интеракции. Хидрофобност и хидрофилност. Самособирање и самоорганизирање. Формирање на мицели. Самосклопени монослоеви. Филмови Лангмуир-Блоџет. Супрамолекуларна организација на молекулите. Молекуларно препознавање. Полимерни макромолекули, методи за нивна подготовка. Самоорганизација во полимерни системи. Микрофазно раздвојување на блок кополимерите. Дендримери, полимерни четки. Самосклопување слој по слој на полиелектролити. Супрамолекуларни полимери.
• . Супстанција, фаза, материјал. Хиерархиска структура на материјалите. Наноматеријали и нивна класификација. Неоргански и органски функционални наноматеријали. Хибридни (органско-неоргански и неорганско-органски) материјали. Биоминерализација и биокерамика. Наноструктурирани 1D, 2D и 3D материјали. Мезопорозни материјали. Молекуларни сита. Нанокомпозити и нивните синергистички својства. Структурни наноматеријали.
• . Катализа и нанотехнологија. Основни принципи и концепти во хетерогена катализа. Влијание на условите за подготовка и активирање врз формирањето на активната површина на хетерогени катализатори. Структурно-чувствителни и структурно-чувствителни реакции. Специфичност на термодинамичките и кинетичките својства на наночестичките. Електрокатализа. Катализа на зеолити и молекуларни сита. Мембранска катализа.
• . Полимери за структурни материјали и функционални системи. „Паметни“ полимерни системи способни за извршување сложени функции. Примери на „паметни“ системи (полимерни течности за производство на нафта, паметни прозорци, наноструктурни мембрани за горивни ќелии). Биополимерите како „најпаметни“ системи. Биомиметички пристап. Дизајн на секвенца за оптимизирање на својствата на паметните полимери. Проблеми на молекуларна еволуција на секвенци во биополимери.
• . Се разгледуваат моменталната состојба и проблемите на создавање нови материјали за хемиски извори на енергија: горивни ќелии со цврст оксид (SOFC) и литиумски батерии. Анализирани се клучни структурни фактори кои влијаат на својствата на различни неоргански соединенија, кои ја одредуваат можноста за нивна употреба како електродни материјали: комплексни перовскити во SOFC и соединенија на преодни метали (комплексни оксиди и фосфати) во литиумски батерии. Се разгледуваат главните анодни и катодни материјали кои се користат во литиумските батерии и се препознаваат како ветувачки: нивните предности и ограничувања, како и можноста за надминување на ограничувањата со насочени промени во атомската структура и микроструктурата на композитните материјали преку наноструктурирање со цел да се подобрат карактеристиките. на тековните извори.

Избраните прашања се дискутирани во следните поглавја од книгата (Издавање Бином):

Илустративни материјали за нанохемија, самосклопување и наноструктурни површини:

Научно популарни „видео книги“:

Избрани поглавја од нанохемија и функционални наноматеријали.