Nanochemistry - archive ng Gordon program. Mga pangunahing direksyon at konsepto ng nanochemistry Nanochemistry at nanotechnology

Ang nanochemistry ay isang sangay ng chemistry na nag-aaral ng mga katangian, istraktura at mga tampok ng mga pagbabagong kemikal ng nanoparticle. Ang isang natatanging tampok ng nanochemistry ay ang pagkakaroon ng isang sukat na epekto - isang husay na pagbabago sa mga katangian ng physicochemical at reaktibiti kapag ang bilang ng mga atomo o molekula sa isang particle ay nagbabago. Karaniwan, ang epektong ito ay sinusunod para sa mga particle na mas maliit sa 10 nm, kahit na ang halagang ito ay may kondisyon na halaga.

Mga direksyon ng pananaliksik sa nanochemistry

Pag-unlad ng mga pamamaraan para sa pag-iipon ng malalaking molekula mula sa mga atomo gamit ang mga nanomanipulator; pag-aaral ng intramolecular rearrangements ng mga atom sa ilalim ng mekanikal, elektrikal at magnetic na mga impluwensya.

Synthesis ng nanostructures sa supercritical fluid daloy; pagbuo ng mga pamamaraan para sa naka-target na pagpupulong ng mga nanocrystals.

Pag-unlad ng teorya ng physico-chemical evolution ng ultradisperse substance at nanostructure; paglikha ng mga paraan upang maiwasan ang pagkasira ng kemikal ng mga nanostructure.

Pagkuha ng mga bagong catalyst para sa kemikal at petrochemical na industriya; pag-aaral ng mekanismo ng catalytic reactions sa nanocrystals.

Pag-aaral ng mga mekanismo ng nanocrystallization sa porous media sa mga acoustic field; synthesis ng mga nanostructure sa biological tissues.

Pag-aaral ng phenomenon ng self-organization sa mga collective ng nanocrystals; maghanap ng mga bagong paraan upang pahabain ang pagpapapanatag ng mga nanostructure na may mga kemikal na modifier.

Ang layunin ng pananaliksik ay bumuo ng isang functional na hanay ng mga makina na nagbibigay ng:

Mga bagong catalyst para sa industriya ng kemikal at kasanayan sa laboratoryo.

Pamamaraan para maiwasan ang pagkasira ng kemikal ng mga teknikal na nanostructure; mga pamamaraan para sa paghula ng pagkasira ng kemikal.

Pagkuha ng mga bagong gamot.

Isang paraan para sa paggamot sa mga sakit na oncological sa pamamagitan ng pagsasagawa ng intratumoral nanocrystallization at paglalapat ng acoustic field.

Mga bagong sensor ng kemikal; mga pamamaraan para sa pagtaas ng sensitivity ng sensor.

Nanotechnologies sa industriya ng enerhiya at kemikal

Ang Nanotechnology (Greek nanos - "dwarf" + "techno" - sining, + "logos" - pagtuturo, konsepto) ay isang interdisciplinary na larangan ng pundamental at inilapat na agham at teknolohiya, na nakikitungo sa mga makabagong pamamaraan (sa mga lugar ng teoretikal na pagbibigay-katwiran, mga eksperimentong pamamaraan ng pananaliksik, pagsusuri at synthesis, gayundin sa larangan ng mga bagong industriya) pagkuha ng mga bagong materyales na may tinukoy na nais na mga katangian. Ginagamit ng Nanotechnology ang pinakabagong mga teknolohiya para sa pagmamanipula ng mga solong atomo o molekula (paggalaw, muling pagsasaayos, mga bagong kumbinasyon). Iba't ibang paraan ang ginagamit (mekanikal, kemikal, electrochemical, elektrikal, biochemical, electron beam, laser) para sa artipisyal na organisasyon ng isang partikular na atomic at molekular na istraktura ng mga nanoobject.

Nanotechnology sa enerhiya

Nanotechnologies sa larangan ng enerhiya at mechanical engineering

Sa lugar na ito, ang pag-unlad ng agham at teknolohiya ay napupunta sa dalawang direksyon:

1- paglikha ng mga materyales sa istruktura,

2- surface nanoengineering

Paglikha ng mga materyales sa istruktura,

Upang lumikha ng panimula ng mga bagong istrukturang materyales na may kasamang ultradisperse (o nanodisperse) na mga elemento, sinundan namin ang sumusunod na landas. Ang una ay ang pagdaragdag ng mga ultrafine na elemento bilang alloying additives. Para sa mga materyales sa istruktura sa mechanical engineering at enerhiya, ang mga fullerenes ay kakaiba at napakamahal. Ang pangalawang direksyon ay ang paglikha ng mga ultradisperse system (UDS) ng mga non-metallic inclusions sa mga bakal at haluang metal, na isinasagawa sa pamamagitan ng thermoplastic, thermal o plastic deformation. Ito ay lumabas na ang mga katangian ng pagganap ng mga materyales sa istruktura ay maaaring kontrolin hindi lamang sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga sangkap ng haluang metal, na, ayon sa mga metallurgist, ay halos naubos, kundi pati na rin sa pamamagitan ng paggamit ng pagpapapangit ng anumang kalikasan. Sa epekto na ito, ang mga non-metallic inclusions ay durog. Ang tradisyonal na pagsusubo at tempering ay walang iba kundi ang nanotechnology sa metalurhiya.

Bilang resulta ng naturang mga impluwensya, posible na makakuha ng mga bakal (nitrogen steels sa Prometheus) kung saan ang mataas na lakas ay pinagsama sa ductility, iyon ay, tiyak na mga katangian na kulang sa sektor ng enerhiya, sa mechanical engineering, upang makakuha ng mga materyales na may ibinigay na mga katangian. At ginagawang posible ng nanotechnology na matagumpay na makakuha ng mga naturang materyales.

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Nai-post sa http://www.allbest.ru/

MINISTRY OF EDUCATION AND SCIENCE OF THE RUSSIAN FEDERATION

Federal State Educational Institution of Higher Education

Ipinangalan ang Magnitogorsk State Technical University. G.I. Nosov"

Kagawaran ng Physical Chemistry at Chemical Technology

sa disiplina na "Kasaysayan ng Chemistry at Chemical Technology"

sa paksang "Nanochemistry"

Performer: Ksenia Olegovna Perevalova, 2nd year student, group ZTHB-15.1

Pinuno: Ponurko Irina Vitalievna, associate professor, kandidato ng teknikal na agham, associate professor

Magnitogorsk, 2017

Panimula

2. Pangunahing konsepto ng nanoscience

Konklusyon

Listahan ng mga mapagkukunang ginamit

Panimula

Sa kasaysayan ng pag-unlad ng tao, maaaring matukoy ang ilang mahahalagang yugto ng kasaysayan na may kaugnayan sa pagbuo ng mga bagong materyales at teknolohiya.

Ngayon, ang agham ay malapit na sa posibilidad ng direktang impluwensya sa mga indibidwal na atomo at molekula, na lumikha ng panimulang bagong takbo ng pag-unlad, na sama-samang tinatawag na nanotechnology. Ang paglikha at pagsasaliksik ng mga istruktura at bagay na may kontroladong mga parameter at tinukoy na mga katangian sa nanoscale ay isa sa pinakamahalagang problema sa teknolohiya sa ating panahon. Ito ay dahil sa mga natatanging katangian ng mga materyales sa isang nanostructured na estado, malapit sa mga pangunahing limitasyon, ang posibilidad ng paglikha ng "matalinong" mga materyales na may paunang natukoy na mga programmable na katangian, ang pagbuo ng mga bagong teknolohiya para sa pagproseso ng mga materyales at pagbabago ng kanilang ibabaw, na may pangkalahatang kalakaran patungo sa miniaturization ng mga produkto, ang paglikha ng panimula ng mga bagong bagay , device at maging ang mga bagong industriya.

Ang mga nanotechnologies ay kumakatawan sa isang malawak na hanay ng mga pang-agham, teknolohikal at pang-industriya na mga lugar, na pinagsama sa isang solong teknolohikal na kultura batay sa mga operasyon na may bagay sa antas ng indibidwal na mga atomo at molekula. Ang pinag-uusapan natin ay hindi lamang tungkol sa mga bagong teknolohiya, ngunit tungkol sa mga proseso na magbabago sa lahat ng mga segment ng industriya at mga lugar ng aktibidad ng tao, kabilang ang kapaligiran ng impormasyon, pangangalaga sa kalusugan, ekonomiya, at panlipunang globo.

Ang pagpapakilala ng nanotechnology ay nangangailangan ng paglikha ng mga bagong diskarte sa edukasyon sa engineering at pagbagay sa mga bagong ideya.

Sinusuri ng pag-aaral na ito ang mga pangunahing aspeto ng nanotechnology.

1. Kasaysayan ng pagbuo ng nanoscience

Ang prehistory ng modernong nanotechnology ay konektado sa mga siglo-lumang pagsisikap sa pananaliksik ng mga siyentipiko mula sa maraming bansa sa mundo at may sarili nitong mahabang makasaysayang landas. Tingnan natin ang pinakamahalagang yugto.

1661 Ang Irish physicist at chemist na si R. Boyle, isa sa mga tagapagtatag ng Royal Society of London, sa kanyang akdang "The Skeptical Chemist" ay itinuro ang potensyal na kahalagahan ng pinakamaliit na particle - clusters ("corpuscles").

Sa pagpuna sa pananaw ni Aristotle sa bagay na binubuo ng apat na pangunahing prinsipyo (lupa, apoy, tubig at hangin), iminungkahi ng may-akda na ang lahat ng materyal na bagay ay binubuo ng napakaliit na mga corpuscle na medyo matatag at bumubuo ng iba't ibang mga sangkap at bagay sa iba't ibang kumbinasyon.

Kasunod nito, ang mga ideya nina Democritus at Boyle ay tinanggap ng siyentipikong komunidad.

1857 Ang Ingles na physicist na si M. Faraday, ang nagtatag ng doktrina ng electromagnetic field, ang unang nakakuha ng matatag na colloidal solution ng ginto (mga sistemang likido na may maliliit na partikulo ng dispersed phase, malaya at malaya na gumagalaw sa bawat isa sa proseso ng Brownian motion). Kasunod nito, nagsimulang malawakang ginagamit ang mga colloidal solution para sa pagbuo ng mga nanosystem.

1861 Ipinakilala ng English chemist na si T. Graham ang dibisyon ng mga sangkap ayon sa antas ng pagpapakalat ng istraktura sa colloidal (amorphous) at crystalloid (crystalline).

Ang isang halimbawa ng unang paggamit ng nanotechnology ay maaaring ituring na imbensyon noong 1883 ng Amerikanong imbentor na si D. Eastman, tagapagtatag ng sikat na kumpanyang Kodak, ng isang roll ng photographic film, na isang emulsion ng silver halide na inilapat sa isang transparent na nababanat na base. (halimbawa, mula sa cellulose acetate), na nabubulok sa ilalim ng impluwensya ng liwanag upang bumuo ng mga nanoparticle na purong pilak, na siyang mga pixel ng imahe.

Noong 1900, ipinakilala ng German physicist na si M. Planck ang konsepto ng quantum of action (Planck's constant) - ang panimulang punto para sa quantum theory, ang mga probisyon nito ay mahalaga sa paglalarawan ng pag-uugali ng mga nanosystem.

1905 Ang unang siyentipiko na gumamit ng mga sukat sa nanometer ay itinuturing na sikat na physicist na si A. Einstein, na ayon sa teorya ay nagpatunay na ang laki ng isang molekula ng asukal ay katumbas ng isang nanometer (10 -9 m).

Noong 1924, ang Pranses na pisiko na si Louis de Broglie ay naglagay ng ideya ng mga katangian ng alon ng bagay, sa gayon ay naglalagay ng pundasyon para sa quantum mechanics, na nag-aaral sa paggalaw ng mga microparticle. Ang mga batas ng quantum mechanics ay partikular na nauugnay kapag lumilikha ng mga istrukturang nanoscale.

1931 Ang mga German physicist na sina M. Knoll at E. Ruska ay lumikha ng isang electron transmission microscope, na naging prototype ng isang bagong henerasyon ng mga device na naging posible upang tumingin sa mundo ng mga nanoobject.

1939 Inilabas ng Siemens ang unang pang-industriya na mikroskopyo ng elektron na may ? 10 nm.

1959 American physicist, Nobel laureate R. Feynman, sa isang sikat na lecture sa California Institute of Technology, na kilala bilang "There's Plenty of Room at the Bottom," ay nagpahayag ng mga ideya para sa pagkontrol sa istruktura ng bagay sa atomic level: "Sa pamamagitan ng pag-aaral sa ayusin at kontrolin ang mga istruktura sa antas ng atomic, kukuha tayo ng mga materyales na may ganap na hindi inaasahang mga katangian at tuklasin ang ganap na hindi pangkaraniwang mga epekto.

Ang pagbuo ng mga diskarte sa pagmamanipula sa antas ng atom ay malulutas ang maraming problema." Ang panayam na ito ay naging, sa isang kahulugan, isang paglulunsad ng pad para sa nanoresearch. Maraming mga ideya sa pangitain na ipinahayag ni R. Feynman na tila hindi kapani-paniwala (tungkol sa pag-ukit ng mga linya ng ilang atoms ang lapad gamit ang isang electron beam, tungkol sa pagmamanipula ng mga indibidwal na atom upang lumikha ng bagong maliliit na istruktura, tungkol sa paglikha ng mga de-koryenteng circuit sa sukat na nanometer, tungkol sa paggamit ng mga nanostructure sa mga biological system) ay ngayon ay ipinatupad na.

1966 Ang Amerikanong pisiko na si R. Young, na nagtrabaho sa National Bureau of Standards, ay nag-imbento ng piezo motor, na ginagamit ngayon sa pag-scan ng mga probe microscope para sa tumpak na pagpoposisyon ng mga nanoinstrument.

1968 Ang mga empleyado ng siyentipikong dibisyon ng kumpanyang Amerikano na Bell A. Cho at D. Arthur ay bumuo ng mga teoretikal na pundasyon ng nanotreatment sa ibabaw.

1971 Ang mga kumpanya ng Bell at IBM ay gumawa ng mga unang pelikulang semiconductor ng monatomic na kapal - mga balon ng quantum, na minarkahan ang simula ng panahon ng "praktikal" na nanotechnology.

Iniharap ni R. Young ang ideya ng ​​ang Topografiner device, na nagsilbing prototype ng probe microscope.

1974 Ang terminong "nanotechnology" ay unang iminungkahi ng Japanese physicist na si N. Taniguchi sa kanyang ulat na "On the Basic Concept of Nanotechnology" sa isang internasyonal na kumperensya bago pa man magsimula ang malakihang gawain sa lugar na ito. Ang termino ay ginamit upang ilarawan ang napakahusay na pagproseso ng mga materyales na may katumpakan ng nanometer. Ang terminong "nanotechnology" ay iminungkahi na tumukoy sa mga mekanismong mas maliit sa isang micrometer ang laki.

1981 Ang mga German physicist na sina G. Binning at G. Rohrer, mga empleyado ng IBM (International Business Machines Corporation), ay lumikha ng isang scanning tunneling microscope (Nobel Prize 1986) - ang unang aparato na nagbibigay-daan hindi lamang upang makakuha ng isang three-dimensional na imahe ng isang istraktura mula sa isang electrically conductive na materyal na may pagkakasunud-sunod ng resolusyon ng laki ng mga indibidwal na atom, ngunit din upang maimpluwensyahan ang bagay sa atomic level, i.e. manipulahin ang mga atomo, at, samakatuwid, direktang tipunin ang anumang sangkap mula sa kanila.

1985 Ang isang pangkat ng mga siyentipiko na binubuo ni G. Croto (England), R. Curl, R. Smalley (USA) ay natuklasan ang isang bagong allotropic form ng pagkakaroon ng carbon sa kalikasan - fullerene at pinag-aralan ang mga katangian nito (Nobel Prize 1996). Ang posibilidad ng pagkakaroon ng spherical highly symmetrical carbon molecules ay hinulaang noong 1970 ng mga Japanese scientist na sina E. Osawa at Z. Yoshilda.

Noong 1973, ginamit ng mga siyentipikong Ruso na sina D. A. Bochvar at E. G. Galpern ang mga teoretikal na kalkulasyon ng quantum chemical upang patunayan ang katatagan ng naturang mga molekula.

1986 Nalikha ang isang scanning atomic force microscope (mga may-akda: G. Binning, K. Kuatt, K. Gerber, mga empleyado ng IBM, Nobel Prize 1992), na, hindi katulad ng scanning tunneling microscope, naging posible na pag-aralan ang atomic structure ng hindi lamang conductive, ngunit pati na rin ang anumang mga materyales, kabilang ang mga organikong molekula, biological na bagay, atbp.

Ang nanotechnology ay naging kilala sa pangkalahatang publiko. Ang pangunahing konsepto ng system, na nauunawaan ang mga nakaraang tagumpay, ay pinatunog sa aklat ng American futurologist, empleyado ng artificial intelligence laboratory ng Massachusetts Institute of Technology E. Drexler, "Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology". Hinulaan ng may-akda ang aktibong pag-unlad at praktikal na aplikasyon ng nanotechnology. Ang hulang ito, na kinakalkula sa loob ng maraming dekada, ay nabibigyang katwiran nang sunud-sunod at nauuna nang malaki.

1987 Ang unang single-electron transistor ay nilikha ng mga Amerikanong pisiko na sina T. Futon at G. Dolan (Bell Labs).

Ang French physicist na si J.M. Ipinakilala ni Len ang mga konsepto ng "self-organization" at "self-assembly" sa paggamit, na naging pangunahing konsepto sa disenyo ng mga nano-object.

1988-1989 Dalawang independiyenteng grupo ng mga siyentipiko na pinamumunuan ni A. Fehr at P. Grünberg ang natuklasan ang kababalaghan ng higanteng magnetic resistance (GMR) - isang quantum mechanical effect na sinusunod sa manipis na mga pelikula ng alternating ferromagnetic at non-magnetic layer, na ipinakita sa isang makabuluhang pagbaba sa electrical resistance sa pagkakaroon ng isang panlabas na magnetic field. Ang paggamit ng epektong ito ay ginagawang posible na mag-record ng data sa mga hard drive na may atomic information density (Nobel Prize 2007).

1989 Ang unang praktikal na tagumpay ng nanotechnology ay ipinakita: gamit ang isang scanning tunneling microscope na ginawa ng IBM, American researchers D. Eigler,

Inilatag ni E. Schweitzer ang tatlong letra ng logo ng kumpanya (“IBM”) mula sa 35 xenon atoms sa pamamagitan ng sunud-sunod na paglipat ng mga ito sa ibabaw ng isang nickel single crystal.

1990 Isang pangkat ng mga siyentipiko na pinamumunuan ni W. Kretschmer (Germany) at

D. Huffman (USA) ay lumikha ng isang epektibong teknolohiya para sa synthesis ng fullerenes, na nag-ambag sa masinsinang pag-aaral ng kanilang mga ari-arian at ang pagkilala sa mga promising na lugar ng kanilang aplikasyon.

1991 Natuklasan ng Japanese physicist na si S. Iijima ang isang bagong anyo ng carbon

Ang mga katutubong kumpol ay mga carbon nanotube, na nagpapakita ng isang buong hanay ng mga natatanging katangian at ang batayan para sa mga rebolusyonaryong pagbabago sa mga materyales sa agham at electronics.

Sa Japan, nagsimulang ipatupad ang isang programa ng estado para sa pagpapaunlad ng teknolohiya para sa pagmamanipula ng mga atomo at molekula - ang proyektong Atomic Technology.

1993 Ang unang laboratoryo ng nanotechnology ay inayos sa USA.

1994 Ang isang laser batay sa mga self-organized na mga quantum tuldok ay ipinakita sa unang pagkakataon (D. Bimberg, Germany).

Noong 1998, nilikha ng Dutch physicist na si S. Dekker ang unang nanotransistor batay sa nanotubes.

Inilunsad ng Japan ang programang Astroboy upang bumuo ng nanoelectronics na may kakayahang gumana sa kalawakan.

1999 Ang mga Amerikanong siyentipiko na sina M. Reed at D. Tour ay bumuo ng pinag-isang mga prinsipyo para sa pagmamanipula ng parehong isang molekula at ang kanilang kadena.

Ang base ng elemento ng microelectronics ay tumawid sa 100 nm mark.

2000 Inilunsad ng Estados Unidos ang isang malakihang programa sa pagsasaliksik ng nanotechnology na tinatawag na National Nanotechnology Initiative (NNI).

Iminungkahi ng German physicist na si R. Magerle ang teknolohiya ng nanotomography - paglikha ng isang three-dimensional na larawan ng panloob na istraktura ng isang sangkap na may resolusyon na 100 nm. Ang proyekto ay pinondohan ng Volkswagen.

2002 kawani ng Hewlett Research Center

Si Packard (USA) F. Kukes at S. Williams ay nag-patent ng isang teknolohiya para sa paglikha ng mga microcircuits batay sa mga intersecting nanowire na may kumplikadong lohika na ipinatupad sa antas ng molekular.

Ikinonekta ni S. Dekker ang isang carbon nanotube sa DNA, na nakakuha ng isang nanomekanismo.

2004 Ang Graphene ay nilikha sa Unibersidad ng Manchester (Great Britain) - isang materyal na may istraktura ng grapayt na isang atom na makapal, isang promising na kapalit para sa silikon sa mga integrated circuit (ang mga siyentipiko na sina A. Geim at K. Novoselov ay iginawad sa Nobel Prize noong 2010 para sa paglikha ng graphene).

2005 Altar Nanotechnologies (USA) inihayag ang paglikha ng isang nanobattery.

2006 Ang mga mananaliksik mula sa Northwestern University sa USA ay bumuo ng unang "printing press" para sa mga nanostructure - isang pasilidad na nagpapahintulot sa paggawa ng higit sa 50 libong nanostructure nang sabay-sabay sa hanay ng nanoscale na may atomic precision at parehong molekular na template sa ibabaw, na kung saan ay ang pundasyon para sa hinaharap na mass production ng mga nanosystem.

Ang mga Amerikanong siyentipiko mula sa IBM ay nagtagumpay sa unang pagkakataon sa mundo na lumikha ng isang fully functional integrated circuit batay sa isang carbon nanotube.

D. Ang paglilibot mula sa Rice University (USA) ay lumikha ng unang gumagalaw na nanosystem - isang molecular machine ~ 4 nm ang laki.

Isang grupo ng mga siyentipiko mula sa University of Portsmouth (UK) ang nakabuo ng unang DNA-based na electronic bionanotechnology switch, na isang promising na batayan para sa komunikasyon sa pagitan ng "mundo" ng mga buhay na organismo at ng "mundo" ng mga computer.

Ang mga siyentipiko mula sa California Institute of Technology (USA) ay nakabuo ng unang portable biosensor-blood analyzer (portable laboratory "lab-on-chip").

2007 Ang Intel (USA) ay nagsimulang gumawa ng mga processor na naglalaman ng pinakamaliit na elemento ng istruktura na may sukat na ~ 45 nm.

Ang mga empleyado ng Georgia Institute of Technology (Georgia, USA) ay nakabuo ng teknolohiya sa pag-scan ng lithography na may resolusyon na 12 nm.

Ang nasa itaas at iba pang mga pag-aaral, pagtuklas, at mga imbensyon ay nagbigay ng malakas na puwersa sa paggamit ng mga nanotechnological na pamamaraan sa industriya. Ang mabilis na pag-unlad ng inilapat na nanotechnology ay nagsimula.

Ang unang komersyal na nanomaterial ay lumitaw - nanopowders, nanocoatings, bulk nanomaterials, nanochemical at nanobiological na paghahanda; ang unang mga elektronikong aparato at sensor para sa iba't ibang layunin batay sa nanotechnology ay nilikha; Maraming mga pamamaraan para sa paggawa ng mga nanomaterial ang binuo.

Maraming mga bansa sa buong mundo ang aktibong lumahok sa pananaliksik sa mga isyu ng nanotechnology sa antas ng mga pamahalaan at pinuno ng estado, na tinatasa ang mga prospect para sa hinaharap. Sa mga nangungunang unibersidad at instituto sa mundo (USA, Germany, Japan, Russia, England, France, Italy, Switzerland, China, Israel, atbp.) Ang mga laboratoryo at mga departamento ng nanostructure ay nilikha, na pinamumunuan ng mga sikat na siyentipiko.

Ginagamit na ang mga nanotechnology sa pinakamahalagang bahagi ng aktibidad ng tao - radio electronics, information technology, enerhiya, transportasyon, biotechnology, medisina, at industriya ng depensa.

Ngayon, higit sa 50 bansa sa buong mundo ang kasangkot sa nanoresearch.

Walong Nobel Prize ang iginawad para sa mga natatanging resulta ng pananaliksik sa lugar na ito.

2. Pangunahing konsepto ng nanoscience

Ang Nanoscience ay lumitaw bilang isang independiyenteng disiplina lamang sa huling 7-10 taon. Ang pag-aaral ng mga nanostructure ay isang karaniwang direksyon para sa maraming mga klasikal na pang-agham na disiplina. Sinasakop ng Nanochemistry ang isa sa mga nangungunang lugar sa kanila, dahil nagbubukas ito ng halos walang limitasyong mga posibilidad para sa pag-unlad, paggawa at pagsasaliksik ng mga bagong nanomaterial na may mga partikular na katangian, kadalasang nakahihigit sa kalidad kaysa sa mga likas na materyales.

Ang Nanochemistry ay isang agham na nag-aaral ng mga katangian ng iba't ibang nanostructure, pati na rin ang pagbuo ng mga bagong pamamaraan para sa kanilang produksyon, pag-aaral at pagbabago.

Ang priyoridad na gawain ng nanochemistry ay upang magtatag ng isang relasyon sa pagitan ng laki ng isang nanoparticle at mga katangian nito.

Ang mga bagay ng pagsasaliksik ng nanochemistry ay mga katawan na may mass na ang kanilang katumbas na laki ay nananatili sa loob ng nanointerval (0.1 - 100 nm).

Ang mga bagay na nanoscale ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga bulk na materyales sa isang banda, at mga atom at molekula sa kabilang banda. Ang pagkakaroon ng mga naturang bagay sa mga materyales ay nagbibigay sa kanila ng mga bagong kemikal at pisikal na katangian. Ang mga nanoobject ay isang intermediate at connecting link sa pagitan ng mundo kung saan gumagana ang mga batas ng quantum mechanics at ang mundo kung saan gumagana ang mga batas ng classical physics.

Figure 1. Mga katangiang sukat ng mga bagay sa nakapaligid na mundo

Pinag-aaralan ng nanochemistry ang paghahanda at mga katangian ng iba't ibang mga nanosystem. Ang mga nanosystem ay maraming mga katawan na napapalibutan ng isang gas o likidong daluyan. Ang mga nasabing katawan ay maaaring mga polyatomic na kumpol at molekula, nanodroplet at nanocrystals. Ito ay mga intermediate na anyo sa pagitan ng mga atomo at macroscopic na katawan. Ang laki ng mga system ay nananatili sa hanay na 0.1 - 100 nm.

Talahanayan 1. Pag-uuri ng mga bagay na nanochemical ayon sa estado ng phase

pag-uuri ng nanoscience nanoparticle nanochemistry

Ang hanay ng mga bagay na pinag-aralan ng nanochemistry ay patuloy na lumalawak. Palaging hinahangad ng mga chemist na maunawaan kung ano ang espesyal tungkol sa mga katawan na kasing laki ng nanometer. Ito ay humantong sa mabilis na pag-unlad ng koloidal at macromolecular chemistry.

Noong 80-90s ng ika-20 siglo, salamat sa mga pamamaraan ng electron, atomic force at tunneling microscopy, posible na obserbahan ang pag-uugali ng mga nanocrystals ng mga metal at inorganic na asing-gamot, mga molekula ng protina, fullerenes at nanotubes, at sa mga nakaraang taon tulad ng naging laganap ang mga obserbasyon.

Talahanayan 2. Mga bagay ng nanochemical research

Kaya, ang mga sumusunod na pangunahing katangian ng nanochemistry ay maaaring makilala:

1. Ang mga geometric na sukat ng mga bagay ay nasa isang nanometer na sukat;

2. Pagpapakita ng mga bagong katangian sa pamamagitan ng mga bagay at kanilang mga koleksyon;

3. Posibilidad ng kontrol at tumpak na pagmamanipula ng mga bagay;

4. Ang mga bagay at device na binuo batay sa mga bagay ay tumatanggap ng mga bagong katangian ng consumer.

3. Mga tampok ng istraktura at pag-uugali ng ilang nanoparticle

Ang mga nanopartikel na ginawa mula sa mga inert gas atom ay ang pinakasimpleng nanoobject. Ang mga atom ng inert gas na may ganap na napunong mga shell ng elektron ay mahinang nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng van der Waals. Kapag inilalarawan ang mga naturang particle, ginagamit ang hard ball model.

Mga metal na nanopartikel. Sa mga kumpol ng metal ng ilang mga atomo, ang parehong covalent at metal na mga uri ng mga bono ay maaaring maisakatuparan. Ang mga metal nanoparticle ay lubos na reaktibo at kadalasang ginagamit bilang mga catalyst. Ang mga metal nanoparticle ay karaniwang may mga regular na hugis - octahedron, icosahedron, tetradecahedron.

Ang mga fractal cluster ay mga bagay na may branched na istraktura: soot, colloids, iba't ibang aerosol at aerogels. Ang fractal ay isang bagay kung saan, sa pagtaas ng paglaki, makikita mo kung paano inuulit ang parehong istraktura dito sa lahat ng antas at sa anumang sukat.

Ang mga molekular na kumpol ay mga kumpol na binubuo ng mga molekula. Karamihan sa mga kumpol ay molekular. Ang kanilang bilang at pagkakaiba-iba ay napakalaki. Sa partikular, maraming biological macromolecules ang nabibilang sa mga molecular cluster.

Ang mga fullerenes ay mga guwang na particle na nabuo ng polyhedra ng mga atomo ng carbon na konektado ng isang covalent bond. Ang isang espesyal na lugar sa mga fullerenes ay inookupahan ng isang particle ng 60 carbon atoms - C60, na kahawig ng isang mikroskopiko na bola ng soccer.

Ang mga nanotube ay mga hollow molecule na binubuo ng humigit-kumulang 1,000,000 carbon atoms at mga single-layer tube na may diameter na humigit-kumulang isang nanometer at isang haba ng ilang sampu-sampung microns. Sa ibabaw ng isang nanotube, ang mga carbon atom ay matatagpuan sa mga vertices ng mga regular na hexagons.

4. Mga uri ng inilapat na paggamit ng nanochemistry

Conventionally, ang nanochemistry ay maaaring nahahati sa:

1. Teoretikal

2. Eksperimento

3. Inilapat

Ang teoretikal na nanochemistry ay bubuo ng mga pamamaraan para sa pagkalkula ng pag-uugali ng mga nanobodies, na isinasaalang-alang ang mga parameter ng estado ng mga particle bilang spatial coordinate at velocities, masa, mga katangian ng komposisyon, hugis at istraktura ng bawat nanoparticle.

Ang pang-eksperimentong nanochemistry ay umuunlad sa tatlong direksyon. Sa loob ng balangkas ng una, ang mga ultrasensitive spectral na pamamaraan ay binuo at ginagamit, na ginagawang posible upang hatulan ang istraktura ng mga molekula na naglalaman ng sampu at daan-daang mga atomo. Sa loob ng balangkas ng pangalawang direksyon, ang mga phenomena sa ilalim ng lokal (lokal) na elektrikal, magnetic o mekanikal na impluwensya sa mga nanobodies, na ipinatupad gamit ang nanoprobes at mga espesyal na manipulator, ay pinag-aralan. Sa loob ng balangkas ng ikatlong direksyon, ang mga macrokinetic na katangian ng mga kolektibo ng nanobodies at ang mga function ng pamamahagi ng mga nanobodies ayon sa mga parameter ng estado ay tinutukoy.

Ang inilapat na nanochemistry ay kinabibilangan ng:

Pag-unlad ng mga teoretikal na pundasyon para sa paggamit ng mga nanosystem sa engineering at nanotechnology, mga pamamaraan para sa paghula sa pagbuo ng mga tiyak na nanosystem sa ilalim ng mga kondisyon ng kanilang paggamit, pati na rin ang paghahanap para sa pinakamainam na pamamaraan ng operasyon (teknikal na nanochemistry).

Paglikha ng mga teoretikal na modelo ng pag-uugali ng mga nanosystem sa panahon ng synthesis ng mga nanomaterial at paghahanap para sa pinakamainam na mga kondisyon para sa kanilang produksyon (synthetic nanochemistry).

Pag-aaral ng mga biological nanosystem at paglikha ng mga pamamaraan para sa paggamit ng mga nanosystem para sa mga layuning panggamot (medical nanochemistry).

Pagbuo ng mga teoretikal na modelo para sa pagbuo at paglipat ng mga nanoparticle sa kapaligiran at mga pamamaraan para sa paglilinis ng natural na tubig o hangin mula sa nanoparticle (environmental nanochemistry).

5. Mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga nanoparticle

Paghahanda ng nanoparticle sa gas phase:

1 Pagkuha ng mga nanoparticle sa proseso ng "pagsingaw - condensation".

Ang mga sumusunod na proseso ay madalas na isinasagawa sa yugto ng gas: pagsingaw - paghalay (pagsingaw sa isang electric arc at sa plasma); pagtitiwalag; topochemical reactions (pagbawas, oksihenasyon, agnas ng solid phase particle). Sa proseso ng evaporation-condensation, ang mga likido o solid na substance ay sumingaw sa isang kinokontrol na temperatura sa isang low-pressure inert gas atmosphere, na sinusundan ng condensation ng singaw sa isang cooling medium o sa mga cooling device. Ginagawang posible ng pamamaraang ito na makakuha ng mga particle na may sukat mula dalawa hanggang ilang daang nanometer. Ang mga nanoparticle na may sukat na mas mababa sa 20 nm ay karaniwang spherical sa hugis, habang ang mas malaki ay maaaring lumitaw na faceted.

Karaniwan, ang sustansyang sumingaw ay inilalagay sa isang silid ng pag-init na may pampainit at isang butas (diaphragm), kung saan ang mga evaporated na particle ng sangkap ay pumapasok sa isang vacuum space (na may presyon na humigit-kumulang 0.10 Pa), kung saan ang isang molecular beam ay nabuo. Ang mga particle, na gumagalaw halos linearly, condense sa cooled substrate. Ang gas ay ibinubomba palabas ng aparato sa pamamagitan ng balbula. Pinipili ang pinagmulang temperatura depende sa kinakailangang intensity ng molecular beam at ang equilibrium pressure sa itaas ng evaporated material. Ito ay maaaring mas mataas o mas mababa kaysa sa natutunaw na punto ng sangkap.

Dapat pansinin na ang ilang mga sangkap (halimbawa, Sn at Ge) ay sumingaw kapwa sa anyo ng mga indibidwal na atomo at sa anyo ng maliliit na kumpol. Sa mababang-intensity molecular beam na nakuha sa pamamagitan ng pagbubuhos sa pamamagitan ng isang pagbubukas sa silid ng pag-init, ang isang pare-parehong pamamahagi ng mga maliliit na kumpol ay sinusunod. Ang pangunahing bentahe ng molecular beam method ay ang kakayahang tumpak na ayusin ang intensity ng beam at kontrolin ang rate ng supply ng particle sa condensation zone.

2 Gas-phase na produksyon ng mga nanoparticle.

Ang mababang-intensity na molecular beam na pamamaraan ay madalas na pinagsama sa mga pamamaraan ng pag-deposito ng kemikal. Isinasagawa ang deposition malapit o direkta sa malamig na ibabaw ng apparatus sa ilalim ng kinokontrol na temperatura at pinababang presyon upang mabawasan ang posibilidad ng pagbangga ng particle.

Para sa produksyon ng gas-phase ng nanoparticle, ang mga pag-install ay ginagamit na naiiba sa mga pamamaraan ng pagbibigay at pag-init ng evaporated na materyal, ang komposisyon ng gaseous medium, ang mga pamamaraan ng pagsasagawa ng proseso ng condensation at ang pagpili ng nagresultang pulbos. Halimbawa, ang pulbos ay idineposito sa isang cooled rotating cylinder o drum at kiskisan ito sa isang receiving container.

Ang diagram ng disenyo ng isang apparatus para sa gas-phase synthesis ng mga metal nanopowder ay kinabibilangan ng working chamber, cooled drum, scraper, funnel, receiving container para sa powder, heated tubular reactor, at device para sa kinokontrol na supply ng evaporated material at tagadala ng gasolina. Sa isang tubular reactor, ang evaporated material ay halo-halong may carrier inert gas at inilipat sa gas phase state.

Ang nagreresultang tuluy-tuloy na daloy ng mga kumpol o nanoparticle ay dumadaloy mula sa reaktor papunta sa working chamber ng apparatus, kung saan nalikha ang isang presyon ng pagkakasunud-sunod ng 1 - 50 Pa. Ang condensation ng nanoparticles at ang kanilang deposition sa anyo ng powder ay nangyayari sa ibabaw ng isang cooled rotating drum. Gamit ang isang scraper, ang pulbos ay tinanggal mula sa ibabaw ng drum; pagkatapos ay dadaan ito sa isang funnel papunta sa isang tatanggap na lalagyan at ipapadala para sa karagdagang pagproseso.

Hindi tulad ng evaporation sa isang vacuum, ang mga atom ng isang substance na sumingaw sa isang rarefied atmosphere ay mabilis na nawawalan ng kinetic energy dahil sa mga banggaan sa mga gas atoms at bumubuo ng crystal nuclei (clusters). Kapag nag-condense sila, nabubuo ang mga nanocrystalline particle. Kaya, sa proseso ng paghalay ng singaw ng aluminyo sa isang kapaligiran ng hydrogen, helium at argon sa iba't ibang mga presyon ng gas, ang mga particle na may sukat na 20 - 100 nm ay nakuha.

3 Paghahanda ng mga nanoparticle gamit ang topochemical reactions.

Gamit ang topochemical reactions ng ilang gaseous media na may metal nanoparticle sa sandali ng kanilang condensation mula sa vapor phase, posibleng makakuha ng nanoparticle ng mga nais na compound. Upang makuha ang kinakailangang tambalan, ang pakikipag-ugnayan ng evaporated metal sa reagent gas ay maaaring matiyak nang direkta sa gas phase.

Sa paraan ng mga reaksyong kemikal ng gas-phase, ang synthesis ng mga nanomaterial ay nangyayari dahil sa mga pagbabagong kemikal na nagaganap sa isang kapaligiran ng mga singaw ng mga lubhang pabagu-bagong sangkap. Ang mga halides (lalo na ang metal chlorides), metal oxychlorides MeOnClm, alkoxides Me(OR)n, alkyl compounds Me(R)n, metal vapors, at iba pa ay malawakang ginagamit bilang panimulang reagents. Ang pamamaraang ito ay maaaring makabuo ng mga nanomaterial ng boron, carbon black, metal, alloys, nitride, carbide, silicides, sulfides at iba pang mga compound.

Kapag nag-synthesize ng mga nanomaterial gamit ang pamamaraan na isinasaalang-alang, ang mga katangian ng mga resultang produkto ay higit na naiimpluwensyahan ng disenyo ng mga reactor, ang paraan ng pag-init ng mga reagents, ang gradient ng temperatura sa panahon ng proseso, at isang bilang ng iba pang mga kadahilanan.

Ang mga reaksyong kemikal ng gas-phase ay karaniwang isinasagawa sa iba't ibang uri ng mga tubular flow reactor. Ang pinakalaganap ay ang mga reactor na may panlabas na pag-init ng reaction zone. Ang mga quartz compound, ceramic na materyales o alumina ay ginagamit bilang mga materyales sa istruktura para sa reaction zone ng apparatus.

Ang topochemical na pakikipag-ugnayan ng bahagi ng gas na may pulbos ay ginagamit upang maglapat ng iba't ibang mga coatings sa mga particle nito at magpakilala ng mga modifying additives. Sa kasong ito, kinakailangan upang ayusin ang antas ng hindi pantay ng proseso upang ang solid phase ay inilabas lamang sa ibabaw ng mga particle, at hindi sa dami sa pagitan ng mga particle. Halimbawa, ang mga topochemical na reaksyon ay kinabibilangan ng pakikipag-ugnayan ng mga oxide na may nitrogen sa pagkakaroon ng carbon para sa synthesis ng nitride. Sa ganitong paraan, ang mga pulbos ng silikon, aluminyo, titan at zirconium nitride ay synthesize.

Ang komposisyon ng inert gas ay nakakaapekto sa rate ng paglaki ng butil. Ang mga mas mabibigat na atomo ng kapaligiran ay mas masinsinang kumukuha ng enerhiya mula sa mga condensed atoms at sa gayon ay nakakatulong sa paglaki ng mga particle, tulad ng pagbaba sa temperatura ng paglamig ay nakakatulong din sa paglaki ng mga particle. Sa pamamagitan ng pagbabago ng presyon ng gas sa apparatus at ang komposisyon ng gaseous medium, posible na makakuha ng mga nanoparticle ng iba't ibang laki. Kaya, ang pagpapalit ng helium ng argon o xenon ay nagpapataas ng laki ng mga nagresultang nanoparticle nang maraming beses.

Ang produksyon ng mga nanopowder sa gas phase ay pinadali ng medyo mababang pag-igting sa ibabaw sa solid-gas interface; Ang pagtaas ng pag-igting sa ibabaw ay humahantong sa compaction ng mga nanoparticle sa pinagsama-samang. Kasabay nito, ang mataas na temperatura ay nagpapabilis ng mga proseso ng pagsasabog, na nagtataguyod ng paglaki ng butil at ang pagbuo ng mga solidong tulay sa pagitan ng mga particle. Ang pangunahing problema ng pamamaraan na isinasaalang-alang ay ang paghihiwalay ng mga nanoparticle mula sa gas phase sa ilalim ng mga kondisyon kapag ang konsentrasyon ng mga particle sa daloy ng gas ay mababa at ang temperatura ng gas ay medyo mataas. Upang makuha ang mga nanoparticle, ginagamit ang mga espesyal na filter device (halimbawa, mga metal-ceramic na filter, electric precipitator), centrifugal sedimentation ng solid particle sa mga cyclone at hydrocyclone, at mga espesyal na gas centrifuges.

Ang mga nanoparticle ay maaaring mabuo bilang isang resulta ng mataas na temperatura na agnas ng mga solido na naglalaman ng mga metal cation, molecular anion o organometallic compound. Ang prosesong ito ay tinatawag na thermolysis. Halimbawa, ang maliliit na particle ng lithium ay maaaring makuha sa pamamagitan ng agnas ng lithium azide LiIII. Ang sangkap ay inilalagay sa isang evacuated quartz tube at pinainit sa 400 C sa pag-install. Sa temperatura na humigit-kumulang 370 C, ang azide ay nabubulok sa paglabas ng gas na N2, na maaaring matukoy ng pagtaas ng presyon sa inilikas na espasyo. Pagkaraan ng ilang minuto, bumaba ang presyon sa orihinal na antas, na nagpapahiwatig na ang lahat ng N2 ay naalis na. Ang natitirang mga lithium atom ay nagsasama-sama upang bumuo ng maliliit na mga partikulo ng koloidal na metal. Ang pamamaraang ito ay maaaring makagawa ng mga particle na may sukat na mas mababa sa 5 nm. Ang mga particle ay maaaring ma-passivate sa pamamagitan ng pagpapasok ng angkop na gas sa silid.

Paghahanda ng mga nanoparticle sa likidong yugto:

1 Chemical condensation.

Ang mga pamamaraan ng kemikal para sa paggawa ng mga nanoparticle at ultradisperse system ay kilala sa mahabang panahon. Ang isang koloidal na solusyon ng ginto (pula) sol na may laki ng butil na 20 nm ay nakuha noong 1857. M. Faraday. Ang pinagsama-samang katatagan ng sol ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng isang double electrical layer sa solid-solution interface at ang hitsura ng isang electrostatic component ng disjoining pressure, na siyang pangunahing salik sa stabilization ng system na ito.

Ang pinakasimpleng at pinakamadalas na ginagamit na pamamaraan ay ang synthesis ng nanoparticle sa mga solusyon sa pamamagitan ng iba't ibang reaksyon. Upang makakuha ng mga nanoparticle ng metal, ginagamit ang mga reaksyon ng pagbabawas, kung saan ginagamit ang aluminyo at borohydride, tetraborates, hypophosphites at maraming iba pang mga inorganic at organikong compound bilang mga ahente ng pagbabawas.

Ang mga nano-sized na particle ng mga metal salt at oxide ay kadalasang nakukuha sa exchange at hydrolysis reactions. Halimbawa, ang isang gintong sol na may laki ng butil na 7 nm ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng gintong klorido na may sodium borohydride gamit ang dodecanetiol bilang isang stabilizer. Ang mga Thiol ay malawakang ginagamit upang patatagin ang mga semiconductor nanoparticle. Ang pamamaraang ito ay may napakalawak na mga kakayahan at nagbibigay-daan sa isa na makakuha ng mga materyales na naglalaman ng biologically active macromolecules.

2 Pag-ulan sa mga solusyon at natutunaw.

Pag-ulan sa mga solusyon.

Ang pangkalahatang mga pattern ng pagbuo ng mga nanoparticle sa likidong media ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan: ang komposisyon at mga katangian ng paunang sangkap (solusyon, matunaw); ang likas na katangian ng phase equilibrium diagram ng system na isinasaalang-alang; isang paraan para sa paglikha ng supersaturation ng isang solusyon o matunaw; ang kagamitang ginamit at ang mga mode ng pagpapatakbo nito.

Sa kaso ng synthesis ng mga kinakailangang phase, ang pulbos ay ginagamot sa init pagkatapos ng pagpapatayo o ang mga phase na ito ay pinagsama sa isa. Pagkatapos ng heat treatment, ang mga aggregate ay pinaghiwa-hiwalay sa mga laki ng nanoparticle.

Ang mga panimulang materyales at solvent ay pinili upang ang mga by-product ay ganap na maalis mula sa target na produkto sa panahon ng paghuhugas at kasunod na paggamot sa init nang hindi nadudumihan ang kapaligiran. Upang epektibong paghaluin ang mga reagents, ginagamit ang paghahalo ng mga device na may iba't ibang uri ng mixer (propeller, rod, turbine), circulation mixing gamit ang pumps (centrifugal at gear), dispersing device (nozzles, nozzles, injector, rotating disks, acoustic sprayers, atbp.) .

Sa isang banda, upang madagdagan ang pagiging produktibo ng reaktor, ang solubility ng mga panimulang sangkap ay dapat na mataas. Gayunpaman, kapag kumukuha ng mga nanoparticle, tataas nito ang kanilang mass content sa nagreresultang suspensyon at ang posibilidad na magsama-sama sa mga pinagsama-sama.

Sa kabilang banda, upang matiyak ang isang mataas na antas ng nonequilibrium sa proseso ng pagbuo ng solid phase, kinakailangan na gumamit ng mga puspos na solusyon ng mga panimulang sangkap. Upang mapanatili ang isang maliit na proporsyon ng mga nanoparticle sa suspensyon, ipinapayong gumamit ng bahagyang natutunaw na mga panimulang sangkap. Sa kasong ito, bababa ang produktibidad ng reaktor. Ang isa pang posibilidad ay ang paggamit ng isang maliit na halaga ng precipitant at isang malaking labis ng precipitant. Kapag ang pag-deposito sa mga may tubig na solusyon, ang mga solusyon ng ammonia, ammonium carbonate, oxalic acid o ammonium oxolate ay kadalasang ginagamit bilang mga precipitant. Ang mga well-soluble na salts ng nitric, hydrochloric o acetic acid ay pinipili bilang panimulang materyales para sa pag-ulan.

Sa pamamagitan ng pag-regulate ng pH at temperatura ng solusyon, posible na lumikha ng mga kondisyon para sa produksyon ng mga highly dispersed hydroxides. Ang produkto ay pagkatapos ay calcined at, kung kinakailangan, bawasan. Ang mga resultang metal powder ay may sukat na 50 - 150 nm at isang spherical o malapit sa spherical na hugis. Ang paraan ng pag-aalis ay maaaring gamitin upang makakuha ng metal oxide at metal oxide na mga materyales, mga komposisyon batay sa kanila, iba't ibang mga ferrite at asing-gamot.

Ang kritikal na yugto na tumutukoy sa mga katangian ng nagresultang pulbos ay ang paghihiwalay nito mula sa likidong bahagi. Sa paglitaw ng isang gas-liquid interface, ang Laplace forces at compressible particle ay tumaas nang husto. Bilang resulta ng pagkilos ng mga puwersang ito, ang mga compressive pressure ng pagkakasunud-sunod ng mga megapascal ay bumangon sa mga nanosized na particle, na ginagamit kapag pinagsama ang mga macroparticle sa mga monolithic porous na produkto. Sa kasong ito, ang mga kondisyon ng hydrothermal ay nilikha sa mga pores ng pinagsama-samang, na humahantong sa isang pagtaas sa solubility ng mga particle at ang pagpapalakas ng mga aggregates dahil sa mekanismo ng dissolution-condensation. Ang mga particle ay pinagsama sa isang malakas na pinagsama-samang, at pagkatapos ay sa isang hiwalay na kristal.

Upang alisin ang likidong bahagi mula sa sediment, ang mga proseso ng pagsasala, sentripugasyon, electrophoresis, at pagpapatayo ay ginagamit. Ang posibilidad ng pagbuo ng mga matibay na pinagsama-sama ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagpapalit ng tubig sa mga organikong solvent, pati na rin ang paggamit ng mga surfactant, pag-freeze ng pagpapatayo, at paggamit ng isang drying agent sa ilalim ng supercritical na mga kondisyon.

Ang isang pagkakaiba-iba ng teknolohiya para sa paggawa ng mga nanoparticle sa likidong media ay ang kinokontrol na paglusaw ng mas malalaking particle sa mga angkop na solvents. Upang gawin ito, kinakailangan na pabagalin o kahit na itigil ang proseso ng kanilang paglusaw sa hanay ng nanosize. Gamit ang parehong paraan, posible na iwasto ang mga sukat ng mga particle na nakuha ng mga nakalistang pamamaraan sa mga kaso kung saan ang kanilang sukat ay lumalabas na mas malaki kaysa sa kinakailangan.

Precipitation sa natutunaw.

Sa pamamaraang ito, ang likidong daluyan ay mga tinunaw na asing-gamot o mga metal (pinaka madalas na ginagamit ang mga nilusaw na asing-gamot). Ang pagbuo ng solid phase ay nangyayari sa isang sapat na mataas na temperatura, kapag ang mga proseso ng pagsasabog ay nagdudulot ng mataas na rate ng paglaki ng kristal. Ang pangunahing problema sa kasong ito ay upang maiwasan ang pagkuha ng mga side compound ng synthesized powder. Upang ihiwalay ang synthesized powder pagkatapos ng paglamig, ang asin ay natutunaw sa angkop na mga solvents.

Sa pamamagitan ng pagbabago sa antas ng nonequilibrium ng proseso, ang istraktura ng materyal ay maaaring iakma. Kung ang proseso ay tumigil sa yugto kapag ang solid phase ay nanosized, isang nanomaterial ay maaaring makuha. Gayunpaman, ito ay napakahirap gawin dahil sa mataas na rate ng diffusion mass transfer sa medyo mataas na temperatura ng kapaligiran.

Ang pamamaraang ito ay mas promising para sa pagkuha ng mga nanoparticle sa pamamagitan ng pagtunaw ng orihinal na mas malalaking particle. Sa kasong ito, posible na agad na makakuha ng isang nanocomposite kung ang isang dissolving medium, halimbawa isang glassy, ​​ay gumaganap ng papel ng isang matrix para sa mga nanoparticle.

3 Paraan ng sol-gel.

Kasama sa paraan ng sol-gel ang ilang pangunahing mga teknolohikal na yugto. Sa una, ang mga may tubig o organikong solusyon ng mga panimulang sangkap ay nakuha. Ang mga sol (colloidal system) na may solid dispersed phase at isang likidong dispersion medium ay nabuo mula sa mga solusyon upang makakuha ng sol, halimbawa, ang hydrolysis ng mga salts ng mahinang base o alcoholates ay ginagamit. Maaari mo ring gamitin ang iba pang mga reaksyon na humahantong sa pagbuo ng mga matatag at puro sols (halimbawa, ang paggamit ng mga peptizer - mga sangkap na pumipigil sa agnas ng mga aggregate ng butil sa mga disperse system). Mabisang maglapat ng protective layer ng water-soluble polymers o surfactant sa mga nanoparticle sa panahon ng proseso ng hydrolysis, na idinagdag kasama ng tubig sa panahon ng proseso ng hydrolysis.

Kasunod nito, ang sol ay na-convert sa isang gel sa pamamagitan ng pag-alis ng bahagi ng tubig mula dito sa pamamagitan ng pagpainit at pagkuha na may naaangkop na solvent. Sa ilang mga kaso, ang isang may tubig na sol ay na-spray sa isang pinainit na organikong likido na hindi nahahalo sa tubig.

Sa pamamagitan ng pag-convert ng sol sa isang gel, nakuha ang mga structured colloidal system. Ang mga solidong particle ng dispersed phase ay magkakaugnay sa isang maluwag na spatial network, na naglalaman ng isang likidong dispersion medium sa mga cell nito, na nag-aalis ng sistema sa kabuuan ng pagkalikido. Ang mga contact sa pagitan ng mga particle ay madali at nababaligtad na nawasak ng mekanikal at thermal na mga impluwensya. Ang mga gel na may aqueous dispersion medium ay tinatawag na hydrogels, at ang mga may hydrocarbon dispersion medium ay tinatawag na organogels.

Sa pamamagitan ng pagpapatuyo ng gel, makakakuha ng aerogels o xerogels - marupok na microporous na katawan (pulbos). Ang mga pulbos ay ginagamit para sa paghubog ng mga produkto, pag-spray ng plasma, at iba pa. Ang gel ay maaaring gamitin nang direkta upang makagawa ng mga pelikula o monolitikong produkto. Sa kasalukuyan, ang paraan ng sol-gel ay malawakang ginagamit upang makakuha ng mga nanoparticle mula sa mga hindi organikong materyales na hindi metal.

4 Electrochemical method para sa paggawa ng nanoparticle.

Ang electrochemical method ay nauugnay sa pagpapalabas ng isang substance sa cathode sa panahon ng electrolysis ng simple at kumplikadong mga cation at anion. Kung ang isang sistema na binubuo ng dalawang electrodes at isang electrolyte solution (melt) ay kasama sa isang direktang electric current circuit, kung gayon ang mga reaksyon ng oxidation-reduction ay magaganap sa mga electrodes. Sa anode (positibong elektrod), ang mga anion ay nagbibigay ng mga electron at nagiging oxidized; Sa cathode (negatibong elektrod), ang mga cation ay nakakakuha ng mga electron at nababawasan. Ang deposito na nabuo sa cathode bilang isang resulta, halimbawa, ng electrocrystallization, morphologically ay maaaring alinman sa isang maluwag o isang siksik na layer ng maraming microcrystallites.

Ang texture ng sediment ay naiimpluwensyahan ng maraming mga kadahilanan, tulad ng likas na katangian ng substance at solvent, ang uri at konsentrasyon ng mga ions ng target na produkto at mga dayuhang impurities, ang malagkit na katangian ng mga nadeposito na particle, ang temperatura ng medium, ang potensyal na elektrikal, mga kondisyon ng pagsasabog, at iba pa. Ang isa sa mga promising na pang-agham na direksyon ay ang paggamit ng electrochemical synthesis para sa disenyo ng mga nanostructured na materyales. Ang kakanyahan nito ay namamalagi sa pagbuo ng dalawang-dimensional (Langmuir) na mga monolayer ng metal nanoparticle sa ilalim ng monolayer surfactant matrices sa panahon ng kinetically controlled electroreduction. Ang mga pangunahing bentahe ng pamamaraan ay ang pang-eksperimentong accessibility at ang kakayahang kontrolin at pamahalaan ang proseso ng pagkuha ng mga nanoparticle.

Paghahanda ng mga nanoparticle gamit ang plasma:

1 Plasma-chemical synthesis.

Ang isa sa mga pinakakaraniwang pamamaraan ng kemikal para sa paggawa ng mga ultrafine powder ng mga metal, nitride, carbide, oxides, borides, pati na rin ang kanilang mga mixtures, ay plasma-chemical synthesis. Ang pamamaraang ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang napakabilis (sa 10.3 - 10.6 s) na reaksyon na nagaganap malayo sa ekwilibriyo at isang mataas na rate ng pagbuo ng isang bagong yugto sa medyo mababang rate ng kanilang paglago.

Sa plasma-chemical synthesis, ginagamit ang low-temperature (400 - 800 K) nitrogen, ammonia, hydrocarbon, at argon plasma, na nilikha gamit ang electric arc, isang electromagnetic high-frequency field, o kumbinasyon ng pareho sa mga reactor na tinatawag plasmatrons. Sa kanila, ang isang stream ng mga panimulang sangkap (gas, likido o solid) ay mabilis na lumilipad sa zone kung saan pinananatili ang plasma, tumatanggap ng enerhiya mula dito upang magsagawa ng mga reaksyon ng pagbabagong-anyo ng kemikal. Ang plasma-forming gas ay maaari ding ang orihinal na substance mismo.

Kasama sa reaktor ang mga sumusunod na pangunahing bahagi: mga electrodes, mga tubo para sa input ng plasma-forming gas, mga coils ng electromagnets upang mapanatili ang plasma arc, mga tubo para sa pagpapasok ng mga reagents, mga cold gas input device, at isang receiving device para sa mga produkto ng synthesis. Ang haligi ng arko na nabuo sa pagitan ng mga electrodes ay bumubuo ng daloy ng plasma, at ang temperatura na 1200 - 4500 K ay naabot sa reaktor. Ang mga resultang produkto ay pinatigas sa iba't ibang paraan: sa mga tubular heat exchangers, sa pamamagitan ng pagbaha sa daloy ng reacting mixture na may mga jet ng malamig na gas o likido, sa mga cooled Laval nozzles.

Ang mga katangian ng mga nagresultang pulbos ay nakasalalay sa mga hilaw na materyales na ginamit, teknolohiya ng synthesis at uri ng plasmatron; ang kanilang mga particle ay mga solong kristal at may sukat na 10 - 100 nm o higit pa. Ang mga prosesong nagaganap sa panahon ng plasma-chemical synthesis at ang gas-phase method para sa paggawa ng mga nanoparticle ay malapit sa isa't isa. Pagkatapos ng pakikipag-ugnayan sa plasma, ang mga aktibong particle ay nabuo sa yugto ng gas. Sa hinaharap, kinakailangan upang mapanatili ang kanilang mga nanosize at paghiwalayin ang mga ito mula sa gas phase.

Ang mga pulbos ng plasma-chemical synthesis ay nailalarawan sa pamamagitan ng malawak na pamamahagi ng mga nanoparticle sa laki at, bilang isang resulta, ang pagkakaroon ng medyo malaki (hanggang sa 1 - 5 μm) na mga particle, iyon ay, mababang pagpili ng proseso, pati na rin ang mataas na nilalaman ng mga impurities sa pulbos.

Upang makakuha ng mga nanoparticle, maaari mong gamitin hindi lamang ang paraan ng kanilang paglago, kundi pati na rin ang paglusaw ng mas malalaking particle sa plasma. Sa pagsasagawa, ang mga reactor ay ginagamit kung saan ang radiation ng laser ay ipinakilala sa dami ng gumagana sa pamamagitan ng isang espesyal na window at isang daloy ng pinaghalong reaksyon. Sa lugar ng kanilang intersection, lumilitaw ang isang zone ng reaksyon kung saan nangyayari ang pagbuo ng mga particle. Ang laki ng butil ay nakasalalay sa presyon ng reaktor at intensity ng radiation ng laser. Ang mga parameter ng laser radiation ay mas madaling kontrolin (kaysa sa high-frequency o arc plasma), na ginagawang posible na makakuha ng mas makitid na pamamahagi ng laki ng butil. Sa ganitong paraan, nakuha ang silicon nitride powder na may laki ng particle na 10 - 20 nm.

2 Electroerosive na pamamaraan.

Ang kakanyahan ng pamamaraan ay ang pagbuo ng isang arko sa pagitan ng mga electrodes na nahuhulog sa isang paliguan ng likido. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang sangkap ng mga electrodes ay bahagyang dispersed at nakikipag-ugnayan sa likido upang bumuo ng isang dispersed powder. Halimbawa, ang electrical erosion ng aluminum electrodes sa tubig ay humahantong sa pagbuo ng aluminum hydroxide powder.

Ang resultang solid precipitate ay pinaghihiwalay mula sa liquid phase sa pamamagitan ng filtration, centrifugation, at electrophoresis. Ang pulbos ay pagkatapos ay tuyo at, kung kinakailangan, pre-durog. Sa proseso ng kasunod na paggamot sa init, ang target na produkto ay synthesize mula sa pulbos, kung saan ang mga particle ng nais na laki ay nakuha sa panahon ng proseso ng disaggregation. Ang pamamaraang ito ay maaaring makabuo ng mga nano-sized na particle kung ang malalaking particle ay inilalagay sa likidong bahagi.

3 Shock wave o detonation synthesis.

Gamit ang pamamaraang ito, ang mga nanoparticle ay ginawa sa plasma na nabuo sa panahon ng pagsabog ng mga high explosives (HE) sa isang explosion chamber (detonation tube).

Depende sa kapangyarihan at uri ng pampasabog na aparato, ang shock-wave na pakikipag-ugnayan sa materyal ay nangyayari sa napakaikling panahon (sampu ng microseconds) sa temperatura na higit sa 3000 K at isang presyon ng ilang sampu-sampung hectopascals. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon, posible ang isang phase transition sa mga sangkap sa pagbuo ng mga ordered dissipative nano-sized na mga istraktura. Ang paraan ng shock wave ay pinaka-epektibo para sa mga materyales na ang synthesis ay isinasagawa sa mataas na presyon, halimbawa, mga pulbos ng brilyante, cubic boron nitrate at iba pa.

Sa panahon ng paputok na pagbabagong-anyo ng mga condensed explosives na may negatibong balanse ng oxygen (isang pinaghalong TNT at hexogen), ang carbon ay naroroon sa mga produkto ng reaksyon, kung saan nabuo ang isang dispersed phase ng brilyante na may laki ng butil ng pagkakasunud-sunod na 4 - 5 nm.

Sa pamamagitan ng paglalantad ng mga buhaghag na istruktura ng iba't ibang mga metal at kanilang mga asing-gamot, mga gel ng metal hydroxides sa mga shock wave mula sa isang explosive charge, posible na makakuha ng nanopowders ng Al, Mg, Ti, Zn, Si at iba pang mga oxide.

Ang bentahe ng paraan ng synthesis ng shock wave ay ang posibilidad ng pagkuha ng mga nanopowder ng iba't ibang mga compound hindi lamang ng mga ordinaryong phase, kundi pati na rin ng mga high-pressure phase. Kasabay nito, ang praktikal na aplikasyon ng pamamaraan ay nangangailangan ng mga espesyal na lugar at teknolohikal na kagamitan para sa pagsasagawa ng mga operasyon ng pagsabog.

Mechanochemical synthesis.

Ang pamamaraang ito ay nagsasangkot ng mekanikal na pagproseso ng mga solido, na nagreresulta sa paggiling at plastic deformation ng mga sangkap. Ang paggiling ng mga materyales ay sinamahan ng pagsira ng mga bono ng kemikal, na natukoy ang posibilidad ng kasunod na pagbuo ng mga bagong bono ng kemikal, iyon ay, ang paglitaw ng mga reaksiyong mechanochemical.

Ang mekanikal na epekto kapag ang paggiling ng mga materyales ay pulsed; sa kasong ito, ang paglitaw ng isang patlang ng stress at ang kasunod na pagpapahinga nito ay hindi nangyayari sa buong oras na ang mga particle ay nasa reaktor, ngunit sa sandali lamang ng pagbangga ng butil at sa maikling panahon pagkatapos nito. Ang mekanikal na pagkilos ay hindi lamang pabigla-bigla, ngunit lokal din, dahil hindi ito nangyayari sa buong masa ng solid, ngunit kung saan lumitaw ang isang larangan ng stress at pagkatapos ay nakakarelaks.

Ang epekto ng enerhiya na inilabas sa isang mataas na antas ng nonequilibrium sa panahon ng epekto o abrasion, dahil sa mababang thermal conductivity ng solids, ay humantong sa ang katunayan na ang ilang bahagi ng sangkap ay nasa anyo ng mga ions at electron - sa estado ng plasma. Ang mga mechanochemical na proseso sa isang solid ay maaaring ipaliwanag gamit ang phonon theory ng pagkasira ng mga malutong na katawan (ang phonon ay isang quantum ng enerhiya ng nababanat na vibrations ng isang kristal na sala-sala).

Ang mekanikal na paggiling ng mga solidong materyales ay isinasagawa sa mga ultrafine grinding mill (bola, planetary, vibration, jet). Kapag ang mga gumaganang katawan ay nakikipag-ugnayan sa materyal na giniling, maaari itong lokal na painitin sa loob ng maikling panahon hanggang sa mataas na (plasma) na temperatura, na nakukuha sa ilalim ng normal na mga kondisyon sa mataas na temperatura.

Ang mga nanopowder na may laki ng butil mula 200 hanggang 5 - 10 nm ay maaaring makuha sa mekanikal na paraan. Kaya, kapag paggiling ng isang halo ng metal at carbon para sa

Pagkatapos ng 48 oras, nakuha ang mga particle ng TiC, ZrC, VC at NbC na may sukat na 7 - 10 nm. Sa isang ball mill, ang WC-Co nanocomposite particle na may laki ng particle na 11-12 nm ay nakuha mula sa pinaghalong tungsten carbon at cobalt powder na may paunang laki ng particle na humigit-kumulang 75 microns sa loob ng 100 oras.

Mga pamamaraan ng biochemical para sa pagkuha ng mga nanomaterial.

Ang mga nanomaterial ay maaari ding gawin sa mga biological system. Sa maraming kaso, ang mga buhay na organismo, tulad ng ilang bakterya at protozoa, ay gumagawa ng mga mineral na may mga particle at mikroskopikong istruktura sa hanay ng laki ng nanometer.

Ang mga proseso ng biomineralization ay gumagana sa pamamagitan ng mga mekanismo ng mahusay na biochemical control, na nagreresulta sa paggawa ng mga materyales na may mahusay na tinukoy na mga katangian.

Ang mga buhay na organismo ay maaaring gamitin bilang isang direktang mapagkukunan ng mga ultrafine na materyales, ang mga katangian nito ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng mga biological na kondisyon ng synthesis o pagproseso. Ang mga ultrafine na materyales na nakuha sa pamamagitan ng biochemical synthesis method ay maaaring mga panimulang materyales para sa ilang nasubok na at kilalang pamamaraan ng synthesis at pagproseso ng mga nanomaterial, gayundin sa ilang mga teknolohikal na proseso. Sa ngayon ay may maliit na trabaho sa lugar na ito ng pananaliksik, ngunit posible na ituro ang isang bilang ng mga halimbawa ng paggawa at paggamit ng mga biological nanomaterial.

Sa kasalukuyan, ang mga ultradisperse na materyales ay maaaring makuha mula sa isang bilang ng mga biological na bagay, halimbawa, mga ferritin at mga kaugnay na protina na naglalaman ng bakal, magnetic bacteria, at iba pa. Kaya, ang mga ferritin (isang uri ng protina) ay nagbibigay sa mga nabubuhay na organismo ng kakayahang mag-synthesize ng mga particle ng iron hydroxides at oxyphosphate na kasing laki ng nanometer. Ang kakayahan ng magnetotactic bacteria na gamitin ang mga linya ng magnetic field ng Earth para sa kanilang sariling oryentasyon ay nagbibigay-daan sa kanila na magkaroon ng mga chain ng nanosized (40 - 100 nm) single-domain magnetite particle.

Posible rin na makakuha ng mga nanomaterial gamit ang mga microorganism. Sa kasalukuyan, natuklasan ang bakterya na nag-oxidize ng sulfur, iron, hydrogen at iba pang mga sangkap. Sa tulong ng mga mikroorganismo, naging posible na magsagawa ng mga reaksiyong kemikal upang kunin ang iba't ibang mga metal mula sa mga ores, na lampasan ang mga tradisyonal na teknolohikal na proseso. Kabilang sa mga halimbawa ang teknolohiya ng bacterial leaching ng tanso mula sa mga materyal na sulfide, uranium mula sa ores, at paghihiwalay ng mga arsenic impurities mula sa tin at gold concentrates.

Sa ilang mga bansa, hanggang sa 5% ng tanso at malalaking halaga ng uranium at zinc ay kasalukuyang nakukuha sa pamamagitan ng microbiological na pamamaraan. Mayroong mahusay na mga kinakailangan, na kinumpirma ng mga pag-aaral sa laboratoryo, para sa paggamit ng mga microbiological na proseso para sa pagkuha ng mangganeso, bismuth, tingga, at germanium mula sa mababang uri ng carbonate ores. Sa tulong ng mga mikroorganismo, posible na ipakita ang pinong disseminated na ginto ng arsenopyrite concentrates. Samakatuwid, ang isang bagong direksyon ay lumitaw sa teknikal na microbiology, na tinatawag na microbiological hydrometallurgy.

Cryochemical synthesis.

Ang mataas na aktibidad ng mga atomo ng metal at mga kumpol sa kawalan ng mga stabilizer ay nagiging sanhi ng reaksyon sa mas malalaking particle. Ang proseso ng pagsasama-sama ng mga metal na atom ay nangyayari nang halos walang activation energy. Ang pagpapapanatag ng mga aktibong atomo ng halos lahat ng elemento ng periodic table ay nakamit sa mababang (77 K) at ultra-low (4 - 10 K) na temperatura gamit ang matrix isolation method. Ang kakanyahan ng pamamaraang ito ay ang paggamit ng mga inert na gas sa napakababang temperatura. Ang argon at xenon ay kadalasang ginagamit bilang isang matrix. Ang mga pares ng mga atomo ng metal ay namumuo na may malaking, kadalasang libo-libong, labis na inert gas sa ibabaw na pinalamig hanggang 10 - 12 K. Ang makabuluhang pagbabanto ng mga inert na gas at mababang temperatura ay halos nag-aalis ng posibilidad ng pagsasabog ng mga atomo ng metal, at sila ay nagpapatatag sa condensate. Ang mga katangian ng physicochemical ng naturang mga atom ay pinag-aaralan ng iba't ibang pamamaraan ng spectral at radiospectral.

Mga pangunahing proseso ng cryochemical nanotechnology:

1 Paghahanda at pagpapakalat ng mga solusyon.

Bilang resulta ng pagtunaw ng paunang sangkap o mga sangkap sa isang partikular na solvent, posible na makamit ang pinakamataas na posibleng antas ng paghahalo ng mga sangkap sa isang homogenous na solusyon, kung saan ang isang mataas na antas ng katumpakan ng pagsunod sa ibinigay na komposisyon ay ginagarantiyahan. Ang tubig ay kadalasang ginagamit bilang pantunaw; gayunpaman, posible na gumamit ng iba pang mga solvent na madaling nagyelo at na-sublimate.

Ang resultang solusyon ay pagkatapos ay dispersed sa mga indibidwal na droplets ng kinakailangang laki, at sila ay cooled hanggang ang kahalumigmigan ay ganap na nagyelo. Ang proseso ng hydrodynamic dispersion ay isinasagawa dahil sa daloy ng solusyon sa pamamagitan ng iba't ibang mga nozzle at mga filter, pati na rin ang paggamit ng mga nozzle.

Mga katulad na dokumento

Pangkalahatang impormasyon tungkol sa mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga nanoparticle. Mga pangunahing proseso ng cryochemical nanotechnology. Paghahanda at pagpapakalat ng mga solusyon. Mga pamamaraan ng biochemical para sa pagkuha ng mga nanomaterial. Ang nagyeyelong likido ay bumababa. Supersonic na pag-agos ng mga gas mula sa nozzle.

course work, idinagdag noong 11/21/2010


Mga pangunahing konsepto ng nanotechnology at pag-unlad ng nanochemistry. Ang papel ng carbon sa nanoworld. Pagtuklas ng fullerenes bilang isang anyo ng pagkakaroon ng carbon. Mga uri ng matalinong nanomaterial: biomimetic, biodegradable, ferromagnetic fluid, hardware at software complex.

pagtatanghal, idinagdag 08/12/2015


Mga pangunahing aspeto na nauugnay sa larangan ng nanochemistry. Pag-uuri ng mga epekto ng laki ayon kay Mayer, ang mga dahilan para sa kanilang paglitaw. Scheme ng operasyon at pangkalahatang view ng isang atomic force microscope. Pag-uuri ng mga nanomaterial ayon sa laki. Mga katangian ng carbon nanotubes.

pagtatanghal, idinagdag noong 07/13/2015


Mga katangian at pag-uuri ng nanoparticle: nanoclusters at nanoparticle mismo. Mga cell culture na ginagamit para sa in vitro toxicity studies: lung carcinoma, human amnion at lymphocytes, rat cardiomyocytes. Pag-aaral ng cytotoxicity ng nanomaterials.

course work, idinagdag noong 05/14/2014


Application ng nanotechnology sa medisina. Epekto ng nanoparticle sa katawan ng tao. Mga medikal na aplikasyon ng pag-scan ng mga mikroskopyo ng probe. Pagkuha ng mga solong kristal sa isang dalawang-layer na paliguan. Mga aparato para sa pagkuha ng mga gamot na may balbas.

thesis, idinagdag noong 06/04/2015


Mga tampok ng pagkuha ng mga silver nanoparticle sa pamamagitan ng pagbabawas ng kemikal sa mga solusyon. Ang prinsipyo ng radiation-kemikal na pagbabawas ng mga metal ions sa may tubig na solusyon. Pagbuo ng mga metal na sols. Pag-aaral ng epekto ng pH sa magnitude ng plasmon peak.

course work, idinagdag noong 12/11/2008


Ang impluwensya ng labis na enerhiya sa ibabaw sa pakikipag-ugnayan ng pagdirikit ng mga nanoparticle. Adsorption monolayer ng surfactant. Lokal na konsentrasyon at pagbuo ng istraktura ng nanoscale ng isla. Epekto ng mga surfactant sa mga puwersa sa ibabaw at katatagan ng mga lyophobic nanosystem.

pagsubok, idinagdag noong 02/17/2011


Mga katangian ng silver nanoparticle. Ang kanilang impluwensya sa posibilidad na mabuhay ng mga lymphocytes ng tao ayon sa mga resulta ng pagsubok sa MTT. Mga cell culture na ginagamit para sa in vitro toxicity studies. Pag-aaral ng cytotoxicity ng nanomaterials sa mammalian cell culture.

course work, idinagdag 05/04/2014


Mga regulasyon ng pagbuo ng nanophase sa solusyon. Mga pamamaraan para sa paghahanda ng mga katalista. Paraan para sa paghahanda ng palladium nanoparticle na nagpapatatag sa ultrathin layer ng chitosan na idineposito sa aluminum oxide. Physico-chemical properties ng nanocomposites.

thesis, idinagdag noong 12/04/2014


Magnetic metal nanoparticle. Mga katangian ng physicochemical ng mga solusyon sa micellar. Conductometric na pag-aaral, synthesis ng cobalt nanoparticle sa direktang micelles. Paghahanda ng Langmuir-Blodgett film, scanning electron at atomic force microscopy.

Nanochemistry

Chemistry at pharmacology

Ang Nanoscience ay lumitaw bilang isang independiyenteng disiplina lamang sa huling 7-10 taon. Ang pag-aaral ng mga nanostructure ay isang karaniwang direksyon para sa maraming mga klasikal na pang-agham na disiplina. Sinasakop ng nanochemistry ang isa sa mga nangungunang lugar sa kanila, dahil nagbubukas ito ng halos walang limitasyong mga posibilidad para sa pag-unlad, produksyon at pananaliksik...

FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION OMSK STATE PEDAGOGICAL UNIVERSITY FACULTY OF CHEMISTRY AND BIOLOGY
DEPARTMENT OF CHEMISTRY AT PARAAN NG PAGTUTURO NG CHEMISTRY

Nanochemistry

Nakumpleto ni: mag-aaral 1-ХО Kuklina N.E.

Sinuri ni: Ph.D., Associate Professor B.Ya. Bryansky.

Omsk 2008

§1. Kasaysayan ng pagbuo ng nanoscience………………………………………………………………3

§2. Pangunahing konsepto ng nanoscience………………………………………………………………………….5

§3. Mga tampok ng istraktura at pag-uugali ng ilang nanoparticle…………………………………………8

§4. Mga uri ng inilapat na gamit ng nanochemistry…………………………………………………………………….9

§5. Mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga nanopartikel………………………………………………………………..10

§6. Mga nanomaterial at mga prospect para sa kanilang aplikasyon……………………………………………………11

Mga mapagkukunan ng impormasyon………………………………………………………………………………………………13

§1. Kasaysayan ng pagbuo ng nanoscience

1905 Albert Einstein theoretically proved na ang laki ng isang molekula ng asukal ay p at ang mga ugat ay 1 nanometer.

1931 Ang German physicist na sina Ernst Ruska at Max Knoll ay lumikha ng electron microscope O saklaw na nagbibigay 10 15 - pagtaas ng tiklop.

1932 Ang propesor ng Dutch na si Fritz Zernike ay nag-imbento ng phase-contrast mi Upang roscope isang variant ng optical microscope na nagpahusay sa kalidad ng pagpapakita ng mga detalye ng larawan A zheniya, at pinag-aralan ang mga buhay na selula sa tulong nito.

1939 Ang Siemens, kung saan nagtrabaho si Ernst Ruska, ay gumawa ng unang komersyal na mikroskopyo ng elektron na may resolusyon na 10 nm.

1966 American physicist Russell Young, na nagtrabaho sa National Bureau of Hundred n darts, nag-imbento ng makinang ginagamit ngayon sa pag-scan ng tunnel micros O mga saklaw at para sa pagpoposisyon ng mga nanoinstrument na may katumpakan na 0.01 angstrom (1 nanometer = 10 angstrom).

1968 Pinatunayan ni Bell Executive Vice President Alfred Cho at John Arthur, isang empleyado ng departamento ng pananaliksik sa semiconductor nito, ang teoretikal na posibilidad ng paggamit ng nanotechnology sa paglutas ng mga problema ng surface treatment at pagkamit ng atomic precision sa paglikha ng mga electronic device.

1974 Ang Japanese physicist na si Norio Taniguchi, na nagtrabaho sa Unibersidad ng Tokyo, ay nagmungkahi ng terminong "nanotechnology" (ang proseso ng paghahati, pagtitipon at pagbabago ng bagay. A pangingisda sa pamamagitan ng paglalantad sa kanila sa isang atom o isang molekula), na mabilis na nakakuha ng katanyagan sa mga siyentipikong bilog.

1982 Sa IBM Zurich Research Center, ang mga physicist na sina Gerd Binnig at Ge n Ang Rich Rohrer ay lumikha ng isang scanning tunneling microscope (STM), na nagpapahintulot sa isa na bumuo ng isang three-dimensional na larawan ng pag-aayos ng mga atomo sa ibabaw ng mga materyales sa pagsasagawa.

1985 Tatlong Amerikanong chemist: Ang propesor ng Rice University na si Richard Smalley, gayundin sina Robert Karl at Harold Kroto, ay nakatuklas ng fullerenes - mga molekula na binubuo ako na binubuo ng 60 carbon atoms na nakaayos sa hugis ng isang globo. Ang mga siyentipikong ito ay nakapagsukat din ng isang bagay na 1 nm ang laki sa unang pagkakataon.

1986 Si Gerd Binnig ay bumuo ng isang pag-scan ng atomic force probe micro O saklaw, na sa wakas ay naging posible upang mailarawan ang mga atomo ng anumang mga materyales (hindi lamang O mga driver), gayundin ang pagmamanipula sa kanila.

19871988 Sa Delta Research Institute sa pamumuno ni P.N. Inilagay ni Luskinovich ang unang pag-install ng nanotechnological ng Russia, na nagsagawa ng direktang pagtakas ng mga particle mula sa dulo ng isang mikroskopyo na pagsisiyasat sa ilalim ng impluwensya ng pag-init.

1989 Nagawa ng mga siyentipiko na sina Donald Eigler at Erhard Schwetzer mula sa California IBM Research Center na ilatag ang pangalan ng kanilang kumpanya na may 35 xenon atoms sa isang nickel crystal.

1991 Ang propesor ng Hapon na si Sumio Lijima, na nagtrabaho sa NEC, at Sa gumamit ng fullerenes upang lumikha ng mga carbon tube (o nanotubes) na may diameter na 0.8 nm.

1991 Ang unang programa ng nanotechnology ng National Science Foundation ay inilunsad sa Estados Unidos. Ang gobyerno ng Japan ay nakikibahagi din sa mga katulad na aktibidad.

1998 Si Cees Dekker, isang Dutch na propesor sa Delfts Technical University, ay lumikha ng isang transistor batay sa nanotubes. Para magawa ito, kailangan niyang maging una sa mundo na magbago e matukoy ang electrical conductivity ng naturang molekula.

2000 Nakita ng German physicist na si Franz Gissibl ang mga subatomic na particle sa silicon. Ang kanyang kasamahan na si Robert Magerle ay nagmungkahi ng nanotomography na teknolohiya upang lumikha ng tatlong-dimensional R isang bagong larawan ng panloob na istraktura ng bagay na may resolusyon na 100 nm.

2000 Binuksan ng gobyerno ng US ang National Nanotechnology Institute At inisyatiba (NNI). Ang badyet ng US ay naglaan ng $270 milyon para sa lugar na ito, komersyal e Ang mga kumpanyang Tsino ay namuhunan ng 10 beses na higit pa dito.

2002 Ikinonekta ni Cees Dekker ang isang carbon tube na may DNA, na lumilikha ng isang nano e mekanismo.

2003 Si Propesor Feng Liu mula sa Unibersidad ng Utah, gamit ang gawain ni Franz Gissibl, ay gumamit ng isang atomic microscope upang bumuo ng mga larawan ng mga orbit ng elektron sa pamamagitan ng pagsusuri sa kanilang perturbation habang sila ay gumagalaw sa paligid ng nucleus.

§2. Pangunahing konsepto ng nanoscience

Ang Nanoscience ay lumitaw bilang isang independiyenteng disiplina pagkatapos lamang d edad 7-10 taon. Ang pag-aaral ng mga nanostructure ay isang karaniwang direksyon para sa maraming mga klasikal na pang-agham na disiplina. Sinasakop ng Nanochemistry ang isa sa mga nangungunang lugar sa kanila, dahil nagbubukas ito ng halos walang limitasyong mga posibilidad para sa pag-unlad, paggawa at pagsasaliksik ng mga bagong nanomaterial na may mga partikular na katangian, kadalasang nakahihigit sa kalidad kaysa sa mga likas na materyales.

Nanochemistry - ay isang agham na nag-aaral ng mga katangian ng iba't ibang sediment T mga istruktura, pati na rin ang pagbuo ng mga bagong pamamaraan para sa kanilang produksyon, pag-aaral at pagbabago.

Ang priyoridad na gawain ng nanochemistry aypagtatatag ng isang relasyon sa pagitan ng laki ng nanoparticle A stitsa at mga katangian nito.

Mga bagay ng pananaliksik sa nanochemistryay mga katawan na may mass na ang kanilang katumbas At ang laki ng valence ay nananatili sa loob ng nanorange (0.1 100 nm).

Ang mga bagay na nanoscale ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga bulk na materyales sa isang banda, at mga atom at molekula sa kabilang banda. Ang pagkakaroon ng ganoonъ ects sa mga materyales ay nagbibigay sa kanila ng mga bagong kemikal at pisikal na katangian. Ang mga nanoobject ay isang intermediate at connecting link sa pagitan ng mundo kung saan sila nagpapatakbo. O kaalaman sa quantum mechanics, at ang mundo kung saan gumagana ang mga batas ng classical physics.

Mga katangiang sukat ng mga bagay sa nakapaligid na mundo

Pinag-aaralan ng nanochemistry ang paghahanda at mga katangian ng iba't ibang mga nanosystem. Mga Nanosystem kumakatawan sa isang hanay ng mga katawan na napapalibutan ng isang gas o likidong daluyan. Ang nasabing t e Maaari silang maging polyatomic clusters at molecules, nanodroplets at nanocrystals. Ito ay mga intermediate na anyo sa pagitan ng mga atomo at macroscopic na katawan. Laki ng system tungkol sa Sa nasa loob ng 0.1 100 nm.

Pag-uuri ng mga bagay na nanochemical ayon sa estado ng phase

Ang hanay ng mga bagay na pinag-aralan ng nanochemistry ay patuloy na lumalawak. Palaging hinahangad ng mga chemist na maunawaan kung ano ang espesyal tungkol sa mga katawan na kasing laki ng nanometer. Ito ay humantong sa mabilis na pag-unlad ng koloidal at macromolecular chemistry.

Noong 80-90s ng XX century, salamat sa mga pamamaraan ng electronic, atomic force at n nel microscopy, posible na obserbahan ang pag-uugali ng mga nanocrystals ng mga metal at n e mga organikong asing-gamot, mga molekula ng protina, fullerenes at nanotubes, at sa mga nakaraang taon t A Ang mga obserbasyon na ito ay naging laganap.

Mga bagay ng nanochemical research

Kaya, ang mga sumusunod na pangunahing katangian ng nanochemistry ay maaaring makilala:

1. Ang mga geometric na sukat ng mga bagay ay nasa isang nanometer na sukat;
2. Pagpapakita ng mga bagong katangian ng mga bagay at kanilang mga koleksyon;
3. Kakayahang kontrolin at tumpak na manipulahin ang mga bagay;
4. Ang mga bagay at device na binuo batay sa mga bagay ay tumatanggap ng mga bagong mamimili bskie properties.

§3. Mga tampok ng istraktura at pag-uugali ng ilang nanoparticle

Nanoparticle mula sa noble gas atomsay ang pinakasimpleng nanoobjectъ ects. Ang mga atom ng inert gas na may ganap na napunong mga shell ng elektron ay mahinang nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng van der Waals. Kapag inilalarawan ang mga naturang particle, ginagamit ang modelo ng mga hard sphere.

Mga metal na nanopartikel. Sa mga kumpol ng metal ng ilang mga atomo, ang parehong covalent at metal na mga uri ng mga bono ay maaaring maisakatuparan. Ang mga metal nanoparticle ay lubos na reaktibo at kadalasang ginagamit bilang mga catalyst. A torov. Ang mga metal nanoparticle ay karaniwang may regular na hugis ng isang octahedron, icos A hedron, tetradecahedron.

Fractal clustersito ay mga bagay na may branched structure: soot, co l loids, iba't ibang aerosol at aerogel. Ang Fractal ay isang bagay kung saan, sa edad, Sa Sa pagtaas ng magnification, makikita ng isa kung paano inuulit ang parehong istraktura dito sa lahat ng antas at sa anumang sukat.

Mga kumpol ng molekularmga kumpol na binubuo ng mga molekula. Karamihan sa mga clast e Ang kanal ay molekular. Ang kanilang bilang at pagkakaiba-iba ay napakalaki. Sa partikular, sa mga molekula sa Maraming biological macromolecules ang nabibilang sa mga polar cluster.

Fullerenes ay guwang sa loob ng mga particle na nabuo ng mga polygon n mga nicks na gawa sa mga carbon atom na pinag-ugnay ng isang covalent bond. Isang espesyal na lugar sa mga fullers e bagong inookupahan ng isang particle ng 60 carbon atoms C 60 , na kahawig ng isang mikroskopiko na bola ng soccer.

Nanotube ito ay mga guwang na molekula sa loob, na binubuo ng humigit-kumulang 1,000,000 at O carbon at mga single-layer na tubo na may diameter na humigit-kumulang isang nanometer at may haba na ilang sampu-sampung micron. Sa ibabaw ng nanotube, ang mga carbon atom ay natunaw O inilatag sa vertices ng regular na hexagons.

§4. Mga uri ng inilapat na paggamit ng nanochemistry

Conventionally, ang nanochemistry ay maaaring nahahati sa:

• Teoretikal
• Pang-eksperimento
• Inilapat

Teoretikal na nanochemistrybubuo ng mga pamamaraan para sa pagkalkula ng pag-uugali ng mga nanobodies, na isinasaalang-alang ang mga naturang parameter ng estado ng mga particle bilang mga spatial na coordinate at bilis O laki, masa, katangian ng komposisyon, hugis at istraktura ng bawat nanoparticle.

Pang-eksperimentong nanochemistrybubuo sa tatlong direksyon. Bilang bahagi ng una Ang mga ultrasensitive na parang multo na pamamaraan ay binuo at ginagamit, oo Yu ginagawang posible na hatulan ang istraktura ng mga molekula na naglalaman ng sampu at daan-daang mga atomo.Sa loob ng pangalawadireksyon, phenomena sa ilalim ng lokal (lokal) electrical e magnetic o mekanikal na mga impluwensya sa nanobodies, na ipinatupad gamit ang mga nanoprobes at mga espesyal na manipulator.Bilang bahagi ng pangatloTinutukoy ko ang mga direksyon T Xia macrokinetic na katangian ng nanobody collective at n distribution function A tandaan ayon sa mga parameter ng estado.

Inilapat na nanochemistry kasama ang:

• Pag-unlad ng mga teoretikal na pundasyon para sa paggamit ng mga nanosystem sa engineering at nanotechnology O ology, mga pamamaraan para sa paghula sa pagbuo ng mga partikular na nanosystem sa ilalim ng kanilang mga kondisyon at Sa paggamit, pati na rin ang paghahanap para sa pinakamainam na pamamaraan ng operasyon (teknikal at walang kimika).
• Paglikha ng mga teoretikal na modelo ng pag-uugali ng mga nanosystem sa panahon ng synthesis ng mga nanomat e rial at ang paghahanap para sa pinakamainam na kondisyon para sa kanilang produksyon (synthetic nanochemistry).
• Pag-aaral ng biological nanosystems at paglikha ng mga pamamaraan para sa paggamit ng nanometer At stems para sa mga layuning panggamot (medical nanochemistry).
• Pag-unlad ng mga teoretikal na modelo ng pagbuo at paglipat ng mga nanoparticle sa kapaligiran sa malupit na kapaligiran at mga pamamaraan para sa paglilinis ng natural na tubig o hangin mula sa mga nanoparticle (ec O lohikal na nanochemistry).

§5. Mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga nanoparticle

Sa panimula, ang lahat ng mga pamamaraan para sa synthesis ng nanoparticle ay maaaring nahahati sa dalawang malalaking grupo:

Mga paraan ng pagpapakalat, o mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga nanoparticle sa pamamagitan ng paggiling ng isang maginoo na macrosample

mga pamamaraan ng paghalay, o mga paraan ng "lumalagong" nanoparticle mula sa mga indibidwal na atom.

Mga paraan ng pagpapakalat

Sa mga pamamaraan ng pagpapakalat, ang mga panimulang katawan ay durog sa mga nanoparticle. Ang pamamaraang ito sa pagkuha ng mga nanoparticle ay matalinghagang tinatawag ng ilang mga siyentipiko"top to bottom approach" . Ito ang pinakasimple sa lahat ng paraan upang lumikha ng mga nanoparticle, isang uri ng "karne" O pagputol" para sa mga macrobodies. Ang pamamaraang ito ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga materyales para sa microelectronics; ito ay binubuo sa pagbabawas ng laki ng mga bagay sa mga sukat ng nanoscale sa loob ng mga kakayahan ng pang-industriya na kagamitan at ang materyal na ginamit. AT h Posibleng gilingin ang isang sangkap sa mga nanoparticle hindi lamang sa mekanikal. Ang kumpanya ng Russia na Advanced Powder Technologies ay gumagawa ng mga nanoparticle sa pamamagitan ng pagsabog ng isang metal na sinulid na may malakas na kasalukuyang pulso.

Mayroon ding mga mas kakaibang paraan upang makakuha ng mga nanoparticle. Ang mga Amerikanong siyentipiko ay nangolekta ng mga mikroorganismo mula sa mga dahon ng puno ng igos noong 2003 Rhodococcus at inilagay ang mga ito sa isang solusyon na naglalaman ng ginto. Ang bakterya ay kumilos bilang isang ahente ng kemikal Sa stabilizing agent, nangongolekta ng maayos na nanoparticle na may diameter na humigit-kumulang 10 nm mula sa mga silver ions. Sa pamamagitan ng pagbuo ng mga nanoparticle, ang bakterya ay nadama na normal at patuloy na dumami.

Pagkondensasyon paraan

Sa mga pamamaraan ng paghalay ("bottom-up approach") ang mga nanopartikel ay tumatanggap ng n sa mga tema ng pag-iisa ng mga indibidwal na atomo. Ang pamamaraan ay nasa kontrolado Sa Sa mga kondisyong ito, nabuo ang mga ensemble ng mga atomo at ion. Bilang isang resulta, ang mga bagong bagay ay nabuo na may mga bagong istraktura at, nang naaayon, na may mga bagong katangian, na maaaring ma-program sa pamamagitan ng pagbabago ng mga kondisyon para sa pagbuo ng mga ensemble. Itong isa d Ang hakbang ay ginagawang mas madali upang malutas ang problema ng miniaturization ng mga bagay, nagdadala sa amin na mas malapit sa paglutas ng isang bilang ng mga problema sa high-resolution na lithography, ang paglikha ng mga bagong microprocessors, manipis na polymer films, at bagong semiconductors.

§6. Nanomaterials at mga prospect para sa kanilang aplikasyon

Ang konsepto ng mga nanomaterial ay unang nabuo sa80s ng XX siglo ni G. Gleiter, na nagpakilala ng termino mismo sa pang-agham na gamit " nanomaterial " Bilang karagdagan sa mga tradisyonal na nanomaterial (tulad ng mga kemikal na elemento at compound, amorphous substance, metal at kanilang mga haluang metal), kabilang dito ang mga nanosemiconductors, nanopolymers, n A nonporous na materyales, nanopowder, maraming carbon nanostructure, n A nobiomaterials, supramolecular structures at catalysts.

Mga salik na tumutukoy sa mga natatanging katangian ng mga nanomaterial, ay ang dimensional, electronic at quantum effect ng mga nanoparticle na bumubuo sa kanila, pati na rin ang kanilang napaka-develop na ibabaw. Maraming pag-aaral ang nagpakita na b Ang makabuluhang at teknikal na kawili-wiling mga pagbabago sa pisikal at mekanikal na katangian ng mga nanomaterial (lakas, tigas, atbp.) ay nagaganap sa hanay ng laki ng butil mula sa ilang n A mga numero hanggang 100 nm. Sa kasalukuyan, maraming nanomaterial na nakabatay sa nitride at boride na may mala-kristal na sukat na humigit-kumulang 12 nm o mas mababa pa ang nakuha na.

Dahil sa mga tiyak na katangian ng nanoparticle na pinagbabatayan ng mga ito, ang mga naturang banig e Ang mga rial ay kadalasang nakahihigit sa mga "regular" sa maraming paraan. Halimbawa, ang lakas ng meta l la na nakuha sa pamamagitan ng nanotechnology ay lumampas sa lakas ng maginoo na materyal sa pamamagitan ng 1.53 beses, ang katigasan nito ay 5070 beses na mas malaki, at ang paglaban nito sa kaagnasan ay 1012 beses na mas malaki.

Mga lugar ng aplikasyon ng mga nanomaterial:

• mga elemento ng nanoelectronics at nanophotonics (semiconductor transistors at lasers; photodetector; solar cells; iba't ibang sensor)
• ultra-siksik na mga aparato sa pagtatala ng impormasyon
• telekomunikasyon, impormasyon at teknolohiya sa pag-compute, supe r mga kompyuter
• video equipment flat screen, monitor, video projector
• molecular electronic device, kabilang ang mga switch at electronic circuit sa antas ng molekular
• mga fuel cell at mga kagamitan sa pag-iimbak ng enerhiya
• mga device ng micro- at nanomechanics, kabilang ang molecular motors at nanomotors, nanorobots
• nanochemistry at catalysis, kabilang ang combustion control, coating, electrical Upang trochemistry at pharmaceutical
• aviation, space at defense applications condition monitoring device ako pananaliksik sa kapaligiran
• naka-target na paghahatid ng mga gamot at protina, biopolymer at pagpapagaling ng mga biological na tisyu, klinikal at medikal na diagnostic, paglikha ng mga artipisyal na kalamnan sa pangingisda, buto, pagtatanim ng mga buhay na organo
• biomechanics, genomics, bioinformatics, bioinstrumentation
• pagpaparehistro at pagkakakilanlan ng mga carcinogenic tissues, pathogens at biologically harmful agents; kaligtasan sa agrikultura at produksyon ng pagkain.

Ang rehiyon ng Omsk ay handa na upang bumuo ng nanotechnology

Ang pagbuo ng nanotechnology ay isa sa mga priyoridad na lugar para sa pagpapaunlad ng agham, teknolohiya at engineering sa rehiyon ng Omsk.

Kaya, sa sangay ng Omsk ng Institute of Semiconductor Physics SB RAS, isinasagawa ang pananaliksik h magtrabaho sa nanoelectronics, at sa Institute of Hydrocarbon Processing Problems ng SB RAS, ang trabaho ay isinasagawa upang makakuha ng nanoporous carbon support at catalysts.

Mga mapagkukunan ng impormasyon:

• http://www.rambler.ru/cgi-bin/news
• http://www.rambler.ru/news
• ht tp : // Nanometer.ru
• http://www.nanonewsnet.ru/ 67 KB Mga kagamitan sa aralin: Pagtatanghal Ang simula ng Great Patriotic War, na gumagamit ng mapa ng unang panahon ng digmaan, mga fragment ng mga dokumentaryo tungkol sa digmaan, isang diagram tungkol sa kahandaan ng Germany at USSR para sa digmaan, isang eksibisyon ng mga libro na nakatuon sa ang Great Patriotic War...

Ang mga kursong pang-edukasyon sa distansya ay isang modernong anyo ng epektibong karagdagang edukasyon at advanced na pagsasanay sa larangan ng mga espesyalista sa pagsasanay para sa pagbuo ng mga promising na teknolohiya para sa paggawa ng mga functional na materyales at nanomaterial. Ito ay isa sa mga promising form ng modernong edukasyon na umuunlad sa buong mundo. Ang anyo ng pagkuha ng kaalaman ay partikular na nauugnay sa isang interdisciplinary na larangan tulad ng mga nanomaterial at nanotechnology. Ang mga bentahe ng mga kurso sa distansya ay ang kanilang pagiging naa-access, kakayahang umangkop sa pagbuo ng mga rutang pang-edukasyon, pinahusay na kahusayan at kahusayan ng proseso ng pakikipag-ugnayan sa mga mag-aaral, pagiging epektibo sa gastos kumpara sa mga full-time na kurso, na, gayunpaman, ay maaaring maayos na pinagsama sa pag-aaral ng distansya. Sa larangan ng mga pangunahing prinsipyo ng nanochemistry at nanomaterial, ang mga materyales sa video ay inihanda ng Moscow State University Scientific and Educational Center para sa Nanotechnologies:

• . Mga pangunahing konsepto at kahulugan ng mga agham ng nanosystem at nanotechnologies. Kasaysayan ng paglitaw ng nanotechnology at nanosystem sciences. Interdisciplinarity at multidisciplinarity. Mga halimbawa ng mga nanoobject at nanosystem, ang kanilang mga tampok at teknolohikal na aplikasyon. Mga bagay at pamamaraan ng nanotechnology. Mga prinsipyo at prospect para sa pagbuo ng nanotechnology.
• . Mga pangunahing prinsipyo ng pagbuo ng nanosystem. Pisikal at kemikal na pamamaraan. Mga proseso para sa pagkuha ng mga nanoobject "mula sa itaas hanggang sa ibaba". Klasiko, "malambot", microsphere, ion beam (FIB), AFM - lithography at nanoindentation. Mechanical activation at mechanosynthesis ng nanoobjects. Mga proseso para sa pagkuha ng mga nanoobject na "bottom-up". Mga proseso ng nucleation sa gaseous at condensed media. Heterogenous nucleation, epitaxy at heteroepitaxy. Pagkabulok ng spinodal. Synthesis ng mga nanoobject sa amorphous (glassy) matrice. Mga pamamaraan ng homogenization ng kemikal (co-precipitation, sol-gel method, cryochemical technology, aerosol pyrolysis, solvothermal treatment, supercritical drying). Pag-uuri ng mga nanoparticle at nanoobject. Mga pamamaraan para sa pagkuha at pag-stabilize ng mga nanoparticle. Pagsasama-sama at paghihiwalay ng mga nanoparticle. Synthesis ng mga nanomaterial sa isa at dalawang-dimensional na nanoreactor.
• . Statistical physics ng nanosystems. Mga tampok ng mga phase transition sa maliliit na sistema. Mga uri ng intra- at intermolecular na pakikipag-ugnayan. Hydrophobicity at hydrophilicity. Self-assembly at self-organization. Pagbuo ng Micelle. Self-assembled monolayers. Mga pelikulang Langmuir-Blodgett. Supramolecular na organisasyon ng mga molekula. Pagkilala sa molekular. Mga polymer macromolecules, mga pamamaraan para sa kanilang paghahanda. Sariling organisasyon sa mga sistema ng polimer. Microphase separation ng block copolymers. Dendrimer, polimer brush. Layer-by-layer self-assembly ng polyelectrolytes. Mga supramolecular polymers.
• . Substansya, yugto, materyal. Hierarchical na istraktura ng mga materyales. Mga Nanomaterial at ang kanilang pag-uuri. Mga inorganic at organic na functional nanomaterial. Hybrid (organic-inorganic at inorganic-organic) na materyales. Biomineralization at bioceramics. Nanostructured 1D, 2D at 3D na materyales. Mesoporous na materyales. Molecular sieves. Nanocomposites at ang kanilang mga synergistic na katangian. Mga istrukturang nanomaterial.
• . Catalysis at nanotechnology. Mga pangunahing prinsipyo at konsepto sa heterogenous catalysis. Impluwensya ng paghahanda at mga kondisyon ng pag-activate sa pagbuo ng aktibong ibabaw ng mga heterogenous catalysts. Structure-sensitive at structure-insensitive na mga reaksyon. Pagtitiyak ng thermodynamic at kinetic na katangian ng nanoparticle. Electrocatalysis. Catalysis sa zeolites at molecular sieves. Katalisis ng lamad.
• . Mga polimer para sa mga materyales sa istruktura at mga functional na sistema. "Smart" polymer system na may kakayahang magsagawa ng mga kumplikadong function. Mga halimbawa ng "matalinong" system (mga polymer fluid para sa paggawa ng langis, matalinong bintana, nanostructured na lamad para sa mga fuel cell). Ang mga biopolymer bilang ang pinaka "matalinong" na sistema. Biomimetic na diskarte. Sequence na disenyo para ma-optimize ang mga katangian ng smart polymers. Mga problema ng molekular na ebolusyon ng mga pagkakasunud-sunod sa mga biopolymer.
• . Ang kasalukuyang estado at mga problema ng paglikha ng mga bagong materyales para sa mga pinagmumulan ng kemikal na kapangyarihan: ang mga solid oxide fuel cell (SOFC) at mga baterya ng lithium ay isinasaalang-alang. Ang mga pangunahing salik sa istruktura ay sinusuri na nakakaimpluwensya sa mga katangian ng iba't ibang mga inorganic na compound, na tumutukoy sa posibilidad ng kanilang paggamit bilang mga materyales sa elektrod: mga kumplikadong perovskites sa SOFC at mga transition metal compound (complex oxides at phosphates) sa mga baterya ng lithium. Ang mga pangunahing anode at cathode na materyales na ginagamit sa mga baterya ng lithium at kinikilala bilang promising ay isinasaalang-alang: ang kanilang mga pakinabang at limitasyon, pati na rin ang posibilidad na malampasan ang mga limitasyon sa pamamagitan ng direktang pagbabago sa atomic na istraktura at microstructure ng mga composite na materyales sa pamamagitan ng nanostructuring upang mapabuti ang mga katangian. ng kasalukuyang mga mapagkukunan.

Ang mga piling isyu ay tinalakay sa mga sumusunod na kabanata ng aklat (Binom Publishing):

Mga materyales sa paglalarawan sa nanochemistry, self-assembly at nanostructured surface:

Siyentipikong sikat na "mga video book":

Mga piling kabanata ng nanochemistry at functional nanomaterials.