Основи нанотехнологій у виробництві неорганічних речовин - лекція. Теоретичні основи нанотехнологій

Доброго дня, шановний студенте! З моїми студентами ми приступили до вивчення, мабуть, однієї зі складних тем російської мови – дієслів та їх часів. Справа в тому, що в деяких мовах світу буває всього кілька часів, в російській їх 3 - це минулий час, сьогодення і майбутнє. Щоб правильно розібратися та вживати їх у своїй промові та листі, розглянемо всі три часи більш детально.

Теперішній час

Дієслова тепер у російській відповідають питання: що робить? Наприклад,

Катя поспішаєна навчання Kate is in hurry on her way to work.

Катя що робить? - поспішає - вона зараз, зараз поспішає, значить, час справжній.

кожнутиждень батьки їдутьна дачу Every week parents go to dacha.

Батьки що роблять? - їдуть, кожнутиждень нам показує, що дія відбувається регулярно, тобто у часі. Звертайте, будь ласка, завжди увагу на ключові слова , вони можуть бути вам підказкою, який час вживати у той чи інший момент.

У формі теперішнього часу закінчення у відмінюванні залежать від їх відмінювання. Якщо ви забули, що таке відмінювання і чи варто його вчити, рекомендую почитати цю тему. Вона допоможе вам розібратися в складнощі при вживанні дієслів цього часу.

Майбутній час

Що зробите? Що будемо робити? Що зробимо? Що будеш робити? Наприклад:

Коли почнуться канікулия поїдудо Москви I will go to Moscow, when the holidays will come.

Канікули що зроблять? - почнуться, вони поки не почалися, цей час не настав, отже, ми розуміємо, що йдеться про майбутній час.

Що я зроблю? - поїду, людина поки що нікуди не їде, але вона вже планує свою поїздку до Москви, отже, ми говоримо про майбутній час.

У російській мові майбутній час буває двох видів, ви можете зустріти, наприклад, таке дієслово:

Я намалююцю картину та подаруюмамі I will draw this picture and will present it to my Mom. Що я зроблю? - намалюю, подарую

Але ви також можете побачити і таку фразу, при цьому вона теж стоятиме в майбутньому:

Я малюватиму цю картину завтра і подарую її мамі I am going to draw this picture tomorrow and will present it to my Mom.

Що робитиму? - малюватиму, дію не відбулося, він планує зробити, тому і цей майбутній час.

Але як тоді розібратися, яку форму варто вживати в тому чи іншому випадку? Справа в тому, що дієслова майбутнього часу бувають простими та складними. Прості дієслова у майбутньому утворюються від дієслів досконалого виду (які відповідають питання що зроблю? Що зробиш?)

Нафарбую, приберу, віднесу, скажу, заспіваю- всі вони відповідають питання досконалого виду. Де характерною рисою, яка допоможе запам'ятати цю форму, є додавання букви -с на початку питання:

Що я зроблю? Заберу

Складні ж дієслова майбутнього часу утворюються від дієслів недосконалого виду за допомогою дієслова бути+ інфінітива або початкової формидієслова - це та форма, яка стоїть у словнику, відриєте словник російської і побачите, що дієслово: я вгадала, стоїть у формі інфінітива: вгадати.

Давайте розглянемо приклади зі складними дієсловами:

Іван буде дивитися серіал щодня, адже він планує складати іспит з російської мови.

Дієслово бутив свою чергу змінюється по особам:

Я буду (фарбувати)
Ти будеш (фарбувати)
Вони будуть (фарбувати)
Він/Вона буде (фарбувати)
Ми будемо (фарбувати)
Ви будете (фарбувати)

Дієслова у формі майбутнього часу змінюються за особами та числами, але ріду майбутньому часу визначити не можна!
Існує ряд дієслів, які форму 1 особи однини не утворюють. Ось деякі з них:

Перемогти To win
Переконати To convince
Відчути To feel
Опиниться To find oneself in

При їх вживанні слово повністю змінюється у майбутньому часі, наприклад:

Можу опинитися - Я опинюся I will find myself in..
Можу переконатись - Я хочу переконатися I want to convince
Можу перемогти- Я стану переможцем [ Ya stanu pabeditelem] I will be the winner

Минулий час

В основному дієслова минулого часу утворюються від невизначеної форми дієслова (яка стоїть у словнику) та додавання суфікса -л, наприклад:

Чистити - чисти Л(що робив?) to clean - was cleaning

Дивитись - дивіться Л(що робив?) to look - looked

Знаючи це правило, у вас вже буде підказка і ви зможете утворити дієслово минулого часу без проблем. Залежно від роду, на кінці може з'явитися те чи інше закінчення:

Дивився-дивилася - дивилися He looked- she looked- they looked

Але існують дієслова, які утворюються в минулій формі не за таким правилом, наприклад, без додавання суфікса -л у чоловічому роді:

Нести - ніс (чоловічий рід, минулий час) to carry - was carrying, але в інших формах роду: несли, несла they were carying, she was carrying.

Коли в слові йде чергування (коли літери взаємозамінюють один одного), наприклад, при утворенні форми можуть чергуватись літери ч//г, ч//к у тих дієсловах, які закінчуються на -ч:

Стері чи- стеріг (чоловічий рід, минулий час: що робив?) to watch over - was watching over, але в жіночому роді і множинідодається закінчення в залежності від особи: стерегла, стерегли she was watching over, they were watching over.

Запам'ятайте, будь ласка, що у дієслів минулого часу ми не можемо визначити особу, тільки рід і число.

Слово "дієслово" пов'язане зі словом "дієсловити", яке має значення "говорити". Що це означає? Напевно, що без дієслова неможливе взагалі мова людини. Ці слова, позначаючи дію, створюють картину руху, події. А події у нашому житті пов'язані з часом: вони або вже сталися, або зараз відбуваються, або відбуватимуться у майбутньому. Тому одна з основних морфологічних ознак дієслова – це його час.

Минуле, майбутнє, теперішній час дієслова

Дієслова допомагають викласти відомості про події, що мали місце у минулому. У таких випадках у пропозиції часто присутні обставини часу, що вказують на дії, що вже відбулися. Наприклад:

• Вчора мені купили підручники та шкільне приладдя.
• Місяць тому хлопчик пішов до школи.
• Минулого року нашому молодшому виповнилося сім років.
• Я з нетерпінням чекав на канікули.

Дієслова теперішнього часу використовуються у реченнях, коли треба сказати про те, що зараз, зараз, відбувається у світі, або про те, що відбувається постійно протягом тривалого часу. Наприклад:

• Діти навчаються.
• Хлопчик робить уроки.
• Хлопці сидять за партами.

Наступний час дієслова використовується для повідомлення про те, що ще не відбулося, але відбудеться у майбутньому. У таких пропозиціях часто використовуються обставини часу. Наприклад:

• Скоро я навчуся читати та писати.
• Завтра у школі пройде ранок.
• Мама буде відправляти мене до школи щодня о 8 годині.
• Влітку ми готуватимемося до школи.

Дієслова минулого часу

Цей розділ присвятимо дієсловам минулого часу. Вони, як було зазначено вище, позначають, що подія мала місце у минулому. Дієслова минулого часу змінюються за числами. Наприклад:

• Мій син пішов у перший клас - "пішов" - дієслово од. год.
• Першокласники сьогодні вперше сіли за парту - "сіли" - багато інших. год.

У дієслів минулого часу закінчення -і:

• ходити – ходили;
• дивитися – дивилися;
• писати – писали;
• читати – читали;
• грати – грали;
• сісти – сіли;
• чистити – чистили;
• бажати - хотіли.

Дієслова минулого часу змінюються за пологами в однині:

• Будинок стояв на березі озера (чоловічий рід).
• Сонце стояло у зеніті (середній рід).
• Спека стояла неймовірна (жіночий рід).

Рід дієслів у час залежить від слова, з яким вони пов'язані. Якщо іменник або займенник чоловічого роду, то дієслово минулого часу буде в чоловічому роді (будинок стояв). координуються з дієсловом середнього роду (сонце стояло), жіночого – з дієсловами жіночого роду (спека стояла).

Утворення дієслів минулого часу

Дієслова минулого часу утворюються в такий спосіб.

Беремо інфінітив, тобто невизначену форму, До якої можна поставити питання: "Що робити?", "Що зробити?" Відокремлюємо від нього -ть. До того, що залишилося (що виробляє основі), приєднуємо -л. Насправді це відбувається так:

1. Виділити основу, тобто взяти частину слова без -ть.

2. До основи приєднати час, що минув. Наприклад:

• читати - читати + л (читав);
• грати - гра + л (грав);
• сіяти - сія + л (сіяв);
• розвіяти - розвіяв + л (розвіяв);
• чути - чую+л (чув).

Правопис дієслів минулого часу

Із утворенням дієслів розібралися. Наступний момент, на який варто звернути увагу – правопис. Форма часу дієслова утворюється приєднанням до основи суфікса -л. Учням має бути відома орфограма «Голосні перед-л». Правило, яке потрібно знати при виборі цієї орфограми, сформульовано так: перед -л- пишемо ту ж літеру, що і перед -ть. Наприклад:

• танути - танув;
• клеїти - клеїл;
• віяти - віяв;
• викачати – викачав;
• викотити - викотив;
• повісити – повісив;
• розвішати - равешал;
• клюнути – клюнув.

Морфологічний аналіз дієслів минулого часу

Якщо знати, які існують суфікси дієслів минулого часу, то виділити такі слова в тексті не складе жодних труднощів. Наприклад, зробимо дієслів із пропозиції "Маленький хлопчик сподівався і вірив, що мати купить йому комп'ютер".

У слові «надіявся» можна сміливо виділити суфікс -л-. Якщо змінювати час від часу, можна з'ясувати, що з дієслова є ще одне суфікс: недеялся - сподіваюся (наді - це корінь, -я- - це дієслівний суфікс). Оскільки ми знаємо, що дієслова минулого часу змінюються по числах і відмінках, зможемо легко виділити закінчення. У слові «надіявся» закінчення нульове, тому що виражені буквами закінчення в дієсловах минулого часу можуть бути такими:

• -і (множина);
• -а (од. ч. жіночого роду);
• -О (од. ч. середнього роду).

Має значення од. числа чоловік. роду.

Якщо закінчення не виражено буквами, то -ся є суфіксом (поворотним).

У слові "вірив" суфікс минулого -л-. Змінюємо форму часу: вірять, вірю. Отже, дієслівний суфікс - -і-. Закінчення нульове, не виражене буквою, отже, рід чоловічий. Корінь слова - вер-.

Практична робота

1. Ми чекали, що хлопці незабаром прийдуть(майбутній час).

2. Я одразу після занять на секцію йду(Майбутнє).

3. Домашнє завдання я зробиввчора увечері (минулий).

4. Я за кілька днів підудо театру на виставу «Буратіно» (майбутнє).

5. Згадала виставу і задумалася, забилась у куточок і сиджу(Сьогодні).

6. На подвір'ї цілий день шумитьдощ (справжнє).

7. Дуже скоро йдемоу морі (теперішнє).

8. Я поїхала на вокзал, а ти зберешвсе необхідне спочатку (минулий).

9. Ти вже поїхав(Минуле)?

10. Цього разу ми вчинимопо-іншому (майбутнє).

11. Я займаюсягімнастикою вже цілий рік (минулий).

12. Вже з десяти років вона перемагала на змаганнях.

13. Над лісом і полем повисла веселка (минулий).

14. Скоро прийде мати з роботи (майбутнє).

2. Дієслова минулого часу змінюються за числами та пологами. Утвори від даних минулого часу та зміни їх:

• плекати;
• стелити;
• витирати;
• обдурити;
• розмолоти;
• залежати.

Відповіді

1. Назвіть номери речень, де неправильно визначено час дієслова, прописаного курсивом:

2) йду- теперішній час;

8) збереш- майбутній час;

11) займаюся- теперішній час.

2. Від даних дієслів утвори форму минулого часу та зміни їх:

• лелеять - лелеял, лелеяло, лелеяла, лелеяли;
• стелити - стелив, стелило, стелило, стелило;
• витирати - витирало, витирало, витирало, витирало;
• обдурити - обдурив, обдурило, обдурило, обдурили;
• розмолоти - розмололи, розмололи, рамололи;
• залежати - залежав, залежало, залежала, залежали.

В даний час нанотехнології - це досить велика область досліджень, що включає в себе цілий ряднапрямів фізики, хімії, біології, електроніки, медицини та інших наук

Епоха «нано» настане в середині століття

Однак, незважаючи на значні досягнення, ентузіазм дослідників, все більше фінансування цієї галузі і досить стислі термінисучасного промислового освоєннянаукових розробок у розвинених країн(10-15 років), навряд чи можна розраховувати, що ера нанотехнологій настане раніше за середину поточного століття. Хоча окремі розробки досить широкого використання, безсумнівно, з'являтимуться і вже є на ринку.

Якщо ми подивимося на сучасний ринок нанопродукції, то побачимо, що понад 90% його займають нанопорошки (почали застосовуватися ще в 50-х роках минулого століття, щоправда, до нанобуму вони називалися ультрадисперсними), нанокаталізатори та нанопористі матеріали (фільтри). Однак найпривабливіші та багатообіцяючі додатки нанотехнологій, про які зазвичай і йдеться, коли говорять про визначні перспективи цієї галузі, знаходяться ще на стадії фундаментальних досліджень.

Мається на увазі розвиток та широке використаннянанотехнологій (хоча цього поняття тоді ще не було) на кшталт знаменитої фейнманівської лекції «Внизу повним-повнісінько місця: запрошення в новий світ фізики» (грудень 1959 р.).

Як правильно «укласти» атоми

Елементарними цеглинами для будівництва будь-якої речовини є атоми та молекули. Виріб з розмірами наномасштабу може бути зібраний з них, якщо укласти потрібні атоми в правильному порядку. При цьому, на наш погляд, не така вже й важлива конкретна технологія такої збірки (це може бути епітаксійне вирощування, самоорганізація, хімічні або біохімічні реакції тощо). Вирішальним тут є вміння конструювати «нановироби» з певними властивостями або функціями, володіння технологіями, які дозволяють з атомною точністю виготовити цей «виріб», а також методами комплексної діагностикивключаючи контроль у процесі виготовлення (in situ). І керування на його основі технологічним процесом.

Нанотехнології такого рівня поки що є в основному лише в окремих наукових лабораторіях. Вони базуються на новітніх результатахфундаментальних досліджень Більше того, останні відіграють тут ключову роль. Дослідження фізико-хімічних процесіву нанотехнологіях, розробка методів конструювання, діагностики та дослідження наноструктур, наноматеріалів та наноустроїв, вивчення їх властивостей та нових явищ, що виникають на нанорівні, - здебільшого є і ще довгий часзалишатимуться предметом фундаментальних чи орієнтованих фундаментальних досліджень.

Тому, якщо ми хочемо в галузі нанотехнологій та наноіндустрії рухатися в ногу з розвиненими країнами, то першочергову увагу маємо зосередити на фундаментальних дослідженнях. Вони повинні мати обладнання та виконуватися на найсучаснішому рівні. Інакше ми ризикуємо не лише опинитися на узбіччі довгої нанотехнологічної дороги, а й незабаром перестанемо на належному рівні розуміти світові досягнення у цій галузі.

Сказане, однак, не означає, що зусилля з організації виробництва та освоєння ринку для просунутих у практичному планірозробок мають бути ослаблені.

Майбутні нанотехнологи: вимоги

Слід зазначити ще одну важливу проблему, яку доведеться вирішувати для успішного розвитку наноіндустрії Справа в тому, що при переході до систем нанометрового масштабу починають чітко виявлятися квантові ефекти. В результаті виникає принципово нова ситуація, коли квантові явища (розмірне квантування, тунелювання, інтерференція електронних станівта ін) відіграють ключову роль у фізичних процесіву таких об'єктах та у функціонуванні приладів на їх основі.

Виявляються вони і в технологічних процесах, у хімічних реакціях, оскільки міжатомна взаємодія має квантовий характер. Таким чином, від майбутніх нанотехнологів (а професія ця має стати масовою при розвитку наноіндустрії) буде потрібно вміння мислити квантовомеханічними категоріями, які істотно відрізняються від звичайних класичних уявлень. Це означає, що істотна перебудова вимагатиме інженерну освіту - її освоюватимуть з упором на фундаментальні дисципліни.

Помилки від нанотехнологій

Фундаментальні дослідження та їх матеріальне забезпеченнямають важливе значення для розвитку нанотехнологій та наноіндустрії. Зараз часто висловлюється думка, що у галузі нанотехнологій у нас однакові стартові позиції з передовими країнами. Це - небезпечна помилка! Хоча ми і маємо висококваліфіковані кадри і займаємо передові позиції на ряді напрямків, незабезпеченість сучасним технологічним, діагностичним та дослідницьким обладнаннямне дозволяє достатньою мірою реалізувати наявні можливості.

Востаннє більш менш масове оновлення парку наукового обладнання проводилося близько 20 років тому при реалізації Державної програми СРСР « Високотемпературна надпровідність». До того ж, дослідження на Заході на багатьох напрямках розпочато раніше. І ведуться значно ширшим фронтом.

Здавалося б, зараз нема про що турбуватися. В останні роки керівництво країни, що усвідомило життєву необхідність розвитку нанотехнологій, робить значні зусилля щодо організації на державному рівні робіт у цій галузі. Створено Урядову раду з високим технологіямта Держкорпорація "Роснанотех", виділяються значні фінансові кошти. Проте складається враження, що роль фундаментальних досліджень у розвитку нанотехнологій державними органами недооцінюється.

Міносвіти фундаментальні дослідження практично не фінансує. Фундаментальні дослідження у галузі нанотехнологій ведуться за рахунок коштів відповідних відомств. Центральне місце у розвитку фундаментальних досліджень у нашій країні традиційно належить Російської академіїнаук.

У 2008 р. за програмами фундаментальних досліджень Президії та Відділень РАН фінансування нанотехнологічних проектів становило всього близько 100 млн рублів (не рахуючи базового фінансування на зарплату та комунальні платежі). Фінансування також здійснювалось за проектами Російського фондуфундаментальних досліджень (РФФД) та міжнародних проектів. Аналіз показує, що таке фінансування майже на два порядки менше, ніж потрібно для того, щоб забезпечити сучасний рівень фундаментальних досліджень та їх розвиток, необхідний для становлення вітчизняної наноіндустрії. Для довідки: лише у Федеральному бюджеті США 2007 року на роботи, що виконуються в рамках «Національної нанотехнологічної ініціативи», виділено близько 1,3 млрд дол. З них 401 млн дол. (близько 31%) – на фундаментальні дослідження явищ та процесів на наномасштабах , 250 млн дол. (20 %) – на роботи з наноматеріалів, 164 млн дол. (13 %) – на придбання дослідницького обладнання.

Національна програма фундаментальних досліджень

Такий стан справ є абсолютно неприпустимим. На наш погляд, має бути створена Національна програма фундаментальних досліджень у галузі нанотехнологій з цільовим фінансуванням з федерального бюджету, який можна порівняти з фінансуванням відповідних програм у розвинених країнах, та відповідними капітальними вкладеннями. Тільки в цьому випадку ми зможемо розраховувати на успішний та конкурентоспроможний розвиток вітчизняної наноіндустрії.

Наразі Комісією РАН з нанотехнологій розроблено програму фундаментальних досліджень Російської академії наук «Нанотехнології», яка схвалена Загальними зборами РАН. До розробки програми, крім членів Комісії, були залучені вчені, які активно працюють у галузі нанотехнологій. Розглянуто близько тисячі пропозицій, отриманих із понад 100 інститутів РАН. Аналіз отриманих пропозицій показує, що у РАН роботи у галузі нанотехнологій охоплюють широке коло проблем. І їхній рівень, загалом, досить високий.

Розділи програми «Нанотехнології»

Вибір основних напрямів досліджень при формуванні програми ґрунтувався на сучасних досягненнях та тенденціях розвитку світової науки, значущості очікуваних результатів та перспектив практичного використання. А також з урахуванням доробку, що є у російських наукових організаціях. Програма включає шість таких розділів: «Фізика наноструктур», «Наноелектроніка», «Наноматеріали», «Нанобіотехнології», «Нанодіагностика» та «Освіта».

До виконання Програми фундаментальних досліджень РАН передбачається залучити як співвиконавців близько 60 неакадемічних організацій, підприємств та вишів. Фактично, розроблена Програма може бути основою Національної програми фундаментальних досліджень у галузі нанотехнологій.

Експертні оцінки обсягів фінансування, який буде необхідний успішної реалізації Програми фундаментальних досліджень РАН «Нанотехнології», показують, що у виконання науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт потрібно близько 12–13 млрд. крб. на рік (або близько 90 млрд. руб. на весь термін виконання Програми за 2015 рік). Необхідний обсяг капітальних вкладень оцінюється в 55 млрд. руб. Для Національної програми ці суми мають бути скориговані.

ЦКП проблеми не вирішують

Слід наголосити, що необхідним сучасним обладнанням має бути забезпечена кожна ефективно працююча наукова група, яка виконує один із проектів програми, оскільки його використання для конкретних досліджень часто має специфічний характер. Центри колективного користування тут проблему не вирішують, хоча вони й корисні для виконання більш-менш стандартних вимірів(наприклад, для діагностики та тестування). Або для роботи на унікальних дорогих установках, створених в одиничних примірниках.

Звичайним обладнанням дослідники, як заведено і в нас, і у світовій практиці, повинні користуватися на своєму робочому місці, хоча сучасне обладнанняЯк правило, коштує дорого. Інша річ, що вона має використовуватися максимально ефективно.

Держпрограми та фундаментальні дослідження

Цього року почала діяти вельми потрібна Федеральна цільова програма"Розвиток інфраструктури наноіндустрії в РФ на 2008-2010 рр.." Хоча більшість робіт у галузі нанотехнологій та наноматеріалів у нашій країні виконується в РАН, ця програма розроблялася без участі РАН. І РАН не фігурує у ній як державний замовник. Інші ж відомства, де ведуться подібні роботи, у цій ролі в ній представлені.

Причини, через які дослідницькі організації РАН виключені з інфраструктури наноіндустрії Росії (до цієї програми включено лише Інститут металургії РАН), невідомі. Однак таке рішення організаторів програми виглядає щонайменше дивним.

на сучасному етапі прикладні дослідженнята розробки часто (хоча й далеко не завжди) є природним продовженням фундаментальних досліджень. Більше того, далеко не завжди можна провести межу між першими та останніми. за образного виразу британського фізикаД. Портера, все наукові дослідження- Прикладні, тільки частина вже знайшла додатки, а частина знайде їх у майбутньому.

Розроблена Комісією РАН з нанотехнологій програма є насамперед програмою фундаментальних досліджень. Разом з тим вона включає в себе і роботи прикладного характеру, ряд з яких вже найближчим часом може бути доведений до промислового використання. В даний час Комісія РАН з нанотехнологій розглядає кілька великих «наскрізних» проектів, що включають всі стадії робіт - від фундаментальних досліджень до організації дослідного виробництва.

Для реалізації таких проектів передбачається створити розподілені (віртуальні) лабораторії, робота кожної з яких підпорядкована єдиній меті та охоплює весь ланцюжок досліджень та розробок за проектом (від фундаментальних досліджень до організації виробництва). При цьому наукові групи, що входять до таких лабораторій та виконують конкретні завдання, продовжують працювати у своїх організаціях. Такі лабораторії також передбачається створювати для вирішення великих наукових завдань і виконання міждисциплінарних досліджень у рамках Програми РАН «Нанотехнології».

«Принц-технологія» та світлодіоди

На закінчення - кілька прикладів результатів фундаментального та прикладного характеру, отриманих російськими вченими та розробниками за останні роки. В галузі фізики наноструктур та наноелектроніки відзначимо отримання листів графену (моношар графіту) та дослідження його електронних властивостей, що показало, що носії заряду в графені мають нейтриноподібний електронний спектр (ІПТМ РАН).

Здійснено перше надійне спостереження бозе-ейнштейнівської конденсації просторово непрямих екситонів у двоямових наноструктурах (ІФП РАН), розробка так званої «принц-технології» та створення нового класу періодичних наноструктур для квантових приладів (ІФП СО РАН), безпорогових напівпровідникових інжекцій. напівпровідникових лазерів рекордної потужності на основі асиметричних гетероструктур та світлодіодів білого світла(ФТІ ім. А. Ф. Іоффе РАН), матричних фотоприймачів ІЧ випромінювання та мікрохвильових польових транзисторів (ІФП СО РАН), широкодіапазонних магніторезистивних сенсорів (ІФМ УРО РАН).

В області наноматеріалів можна назвати розробку високоресурсних вуглепластиків зі спеціальними властивостями, що містять функціоновані наночастинки фулерену та астралену, використання яких у винищувачах п'ятого покоління підвищить різні експлуатаційні характеристики на 20-100% (ВІАМ, ІПХФ РАН, ІНХ. Виконано розробку каталізаторів на основі наночастинок золота, нанесених на оксид алюмінію, для вирішення проблеми холодного старту допалювання вихлопних газів автомобільних двигунів (ІК СО РАН).

В галузі нанобіотехнологій та медичної діагностики здійснено розробку та створення грипозної нановакцини «гриппол» (ІБХ РАН, ДНЦ Інститут імунології ФМБА, НВО «Петровакс», ГУП «Мікроген»), яка за 2004-2007 рр. щеплено 70 млн осіб. Розроблено методики отримання рентгенівських рефракційних зображень м'яких тканин людини (РНЦ «Курчатівський інститут»).

Зауважимо, що у основі багатьох сучасних науково-технологічних досягнень лежать результати досліджень, розпочатих тридцять і навіть більше років тому. Сподіватимемося, що державні органи оцінять нарешті належним чином визначальну роль фундаментальних досліджень для розвитку в країні наноіндустрії. І в цій галузі ми рухатимемося в ногу з розвиненими країнами.

Академік Жорес Алфьоров,
лауреат Нобелівської премії, віце-президент РАН,
голова Комісії РАН з нанотехнологій.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

на тему: «Основи нанотехнологій»

1. Перерахуйте області, в яких використовуються нанотехнології. Наведіть приклади одержуваних матеріалів

Нанотекстиль

Нанотекстиль займає одне з провідних місць у світовому виробництві нанопродукції після наноелектроніки, нанофармацевтики та нанокосметики.

Обсяг виробництва ~ 50 млрд. DS (2006 р.)

Приріст ~ 10% на рік

Лідер США ~ 40%

РФ закуповує на ~ 1,5 млрд. DS (технічний, гігієна, спорт)

Гігієнічний текстиль

(памперси, білизна лікарняна)

200 млн. чол. - споживачі (діти, похилого віку) памперсів. Населення планети старіє, ринок памперсів розширюється.

Гігієнічний текстиль = нанотехнологія: Нановолокна (суперсорбенти), наносрібло, нановіддушки, etc.

Хімічні волокна

Нановолокна по діаметру< 100 нм.

Найпоширеніша технологія отримання нанотонких волокон - електропрядіння, коли на виході з фільєри розчин або розплав полімеру потрапляє до зони дії електричного поля. В електричному полі відбувається потонання струменя полімеру, що витікає, до нанорозмірів, як це показано на схемі:

Звичайні хімічні волокна з включенням наночастинок різної хімічної природи та форми (вуглець-фулерени, метали, оксиди металів, алюмосилікати та ін.), Наповнені наночастинками волокна - це композитні волокна з новими властивостями.

Від природи наночастинок залежать нові властивості: електропровідність, механічна міцність, антимікробність, здатність фарбуватись, etc.

Захисний текстиль

Точного визначення, що таке захисний текстиль немає ні в зарубіжній, ні в вітчизняної літератури. Спробуємо дати своє (може бути скориговано):

«Текстильний матеріал та виріб з нього, що захищає людину та навколишнє середовище (нерукотворне та рукотворне)».

Складність визначення пов'язана з тим, що захисний текстиль частково потрапляє в технічний, коли захищає техніку, і спортивний і медичний і косметичний, геотекстиль.

Сам текстиль та вироби з нього також вимагають в умовах експлуатації та зберігання захисту від термо-, хемо-, механо-, біо-, фото- та радіаційної деструкції. Захист матеріалу та виробів від цих впливів не означає автоматичного захисту від них людини. І все ж таки часто ці функції поєднуються, наприклад, надаючи матеріалу вогнезахищеність, ми захищаємо від вогню та людини! Захищаючи матеріал від мікроорганізмів, захищаємо і людину!

Актуальність проблеми розробки технологій та виробництва захисного текстилю полягає в тому, що мільйони людей на планеті, об'єкти природи та техніки потребують захисту від специфічних умов праці людей та експлуатації техніки.

Умови роботи людей багатьох професій шкідливо впливають на організм людини, що потребує захисту за допомогою виробів з текстилю. Робота в промисловості, силових структурах, у госпіталях, на електро-, гідро- та атомних електростанціяхпов'язана з певними та специфічними ризиками. Кожна професія висуває свої специфічні вимоги до захисту.

Основні захисні функції, властивості текстилю та виробів з нього:

Перегріву

Переохолодження

Хімічний захист від рідких та газоподібних отруйних речовин

Від шкідливих мікроорганізмів

Балістичний захист

Від радіації

Від УФ-випромінювання

Від кліщів, кровососних

Більшість із цих властивостей в даний час надається текстилю з використанням нановолокон, нанопрепаратів та інших прийомів різних нанотехнологій.

Медичний текстиль та нанотехнологія

Медичний текстиль іноді відносять до технічного текстилю, що не так. Це звичайно – нетехнічний текстиль. Медтекстиль – це гуманітарне, соціальне використання текстилю. У цій сфері нанотехнології знайшли застосування обігнавши (річне зростання 5%) всі інші види текстилю, і тому є причини, які зумовлюють надзвичайно динамічний розвиток виробництва медтекстилю:

Зростання населення планети, особливо в країнах, що розвиваються. У світі – 6,5 млрд. осіб, у Китаї – 1 млрд. 200 млн. осіб, в Індії – 900 млн. осіб.

Зміна демографічної структури, збільшення частки літнього населення.

Підвищення рівня та якості життя.

Підвищення ризиків, пов'язаних із погіршенням екології (збільшення захворювань серця, раку, СНІДу, гепатиту), природні катаклізми, теракти та ін.

Більшість останніх досягнень у галузі медтекстилю пов'язано з нано-, біо- та інформаційними технологіями, полімерною хімією та фізики.

Медтекстиль охоплює дуже широкий асортимент виробів і за призначенням їх можна класифікувати таким чином:

Перев'язувальні матеріали (традиційні захисту ран, сучасні лікувальні).

Імплантати (біологічно розкладаються і не розкладаються нові матеріали, сухожилля, зв'язки, шкіра, контактні лінзи, рогова оболонка, кістки, суглоби, судини, серцеві клапани). Не означає, що текстиль цілком формує імплантат, може входити до нього складовою.

Пристрої, що замінюють органи (штучні нирки, печінка, легені тощо), де текстиль, волокна входять у конструкцію.

Захисний одяг (хірургічні маски, шапочки, бахіли, постільна та натільна білизна, ковдри, фіранки). Всім цим матеріалам надаються антимікробні, антивірусні властивості, а в одязі хірурга також водовідштовхувальні властивості (затримка фізіологічних рідин пацієнта під час операції).

Сенсорний текстиль та одяг для моніторингу на відстані основних параметрів організму пацієнта (це використовується і для стеження за тренуванням спортсменів, за армійським персоналом при виконанні завдань, пов'язаних із надзусиллями). Мініатюрні датчики, що інкорпоруються в текстиль одягу, відстежують динаміку зміни електрокардіограми, дихальних функцій, пульсу, температури шкіри, рівень кисню в крові та положення тіла у просторі. Усі ці показники записуються на спеціальні портативні пристрої (розмір мобільного телефона) і передаються на центральний сервер лікарні і далі лікарю, що приймає рішення у разі позаштатної ситуації.

Косметичний текстиль

Косметичний текстиль значно менш різноманітний за асортиментом порівняно з медтекстилем. Основною групою видом косметичного текстилю є косметичні маски на текстильній основі. Вони виконують роль омолоджування шкіри, затримують її старіння, згладжують зморшки, у разі проблемної шкіри (висипання, вугри, пігментація і т.д.) маски мають лікувальну дію.

Косметичні маски містять косметичні препарати різної природи (екстракти рослин, вітаміни, біологічно активні речовини, ліки, срібло наночастинки).

Способи введення цих препаратів у маски різні: просочення, використання технології апретування та друку.

У будь-якому випадку завдання, як і у разі лікувальних пов'язок, полягає у створенні маски – депо косметичних чи лікарських засобів.

Вітчизняна фірма «Тексаль» розробила технологію та випускає косметичні маски на текстильній основі під торговою назвою «Тексаль». За основу взята описана вище технологія «Колетекс», тільки для масок підібрані спеціальні текстильні матеріали, полімерні композиції та косметичні засоби та ліки, що вводяться в них.

Цікавим напрямом у виробництві косметичного та медичного текстилю є використання спеціальних органічних молекул - контейнерів косметичних засобів та ліків.

Як такі молекулярні контейнери (слайд 70) використовують циклічні похідні декстрину - циклодекстрин. Циклодекстрини різної будови(число членів циклу) мають внутрішню гідрофобну порожнину (5085 нм) та зовнішню гідрофільну (безліч гідроксилів) поверхню. Якщо в порожнину циклодекстрину помістити ліки або косметичні засоби, а сам циклодекстрин ввести в текстильний матеріал і зафіксувати його в ньому, то формується депо – ліки чи депо – косметичний засіб.

Спортивний нанотекстиль

Спортивний текстиль сьогодні широко використовує прийоми та методи нанотехнології:

Спортивний одяг, що створює комфорт у просторі (вологість, температура).

Діагностичний сенсорний одяг, що стежить у режимі on-line за станом організму спортсмена.

Надміцний спортінвентар нового покоління.

нанотехнологія текстиль ризик екологічний

2. Потенційні ризики, пов'язані з розвитком нанотехнологій

В даний велика кількістьпасивних наноструктур (перше покоління) знаходять застосування в косметиці, виготовлення фарб та мастильних матеріалів. Експерти виділяють такі характеристики ризиків: токсичність, екотоксичність, енергозалежність, займистість, здатність накопичуватися в клітинах. Особливі ризики «відкритого» характеру виникають при виробництві, транспортуванні та зберіганні відходів. Отже, дослідники звертають увагу на такі сфери, у яких виникають ризики, пов'язані з пасивними наноструктурами:

У сфері людського здоров'я: - наноструктури можуть бути токсичними та завдавати шкоди деяким органам людини, таким як печінка та через нервову систему проникати в мозок; - деякі наноматеріали можуть взаємодіяти із залізом та іншими металами, що збільшує їх токсичність; - в даний час немає достатнього матеріалу, що дозволяє оцінити небезпеку наноматеріалів залежно від ступеня їхньої концентрації в клітинах.

Екологічні ризики. Наноструктури можуть завдати певної шкоди навколишньому середовищі, беручи до уваги, що: - можуть абсорбувати інші забруднюючі речовини (пестициди, кадмій); - у вигляді малих розмірів, існують ризики, пов'язані з труднощами виявлення шкідливих речовин. - Ризики здоров'ю людини та навколишньому середовищу. Дискусія, що розгортається між європейськими та американськими експертами з приводу того, яку роль мають відігравати нанотехнології в житті людини, ставить нові питання перед особами, які приймають політичні рішення: нанотехнології роблять людину кращою, чи роблять її сильнішою? Як ставитися до імплантатів, які контролюють не лише поведінку людського тіла, а й його мозок? Як ставитись до майбутнього (у зв'язку з використанням продуктів, вироблених із застосуванням нанотехнологій) зміни якості життя людини, а отже, і нового розуміння терміна «human security».

Політичні ризики та ризики у сфері безпеки: - використання відповідних технологій у кримінальних та терористичних цілях; несправедливий та нерівний розподіл ризиків, пов'язаних з розвитком нанотехнологій між країнами та регіонами (традиційний конфлікт Північ-Південь). Особливе занепокоєння експертів викликають ризики, що виникають з появою другого та третього покоління наноструктур. Мова йдепро перспективу появи активних наноструктур та цілих наносистем.

Ризики структурного характеру. Йдеться про те, що сучасне суспільстводуже повільно реагує на нові технології і продукти, що швидко з'являються, вироблені з їх застосуванням. Запізнюється з розробкою норм та процедур, що регламентують застосування подібної продукції. В умовах глобалізації велика можливість безконтрольного доступу до продукції військового характеру, виробленої з використанням нанотехнологій. Слабко вивчено економічний ефект від масового застосування нанотехнологій. З розвитком біо- та нанотехнологій формуватиметься нова культура, кардинально зміниться деякі традиційні етичні норми і принципи. Проблеми ідентичності толерантного відношеннядо «нано-біо», інше наповнення поняття « приватне життя" і т.п.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Концепція нанотехнологій. Нанотехнологія як науково-технічний напрямок. Історія розвитку нанотехнологій. Сучасний рівеньрозвитку нанотехнологій Застосування нанотехнологій у різних галузях. Наноелектроніка та нанофотоніка. Наноенергетика.

дипломна робота , доданий 30.06.2008


Розвиток нанотехнологій у ХХІ столітті. Нанотехнології в сучасної медицини. Ефект лотоса, приклади використання його унікальної якості. Цікаве у нанотехнологіях, види нанопродукції. Сутність нанотехнологій, досягнення у цій галузі науки.

реферат, доданий 09.11.2010


Поняття нанотехнологій та сфери їх застосування: мікроелектроніка, енергетика, будівництво, хімічна промисловість, наукові дослідження. Особливості використання нанотехнологій у медицині, парфумерно-косметичній та харчовій промисловості.

презентація , доданий 27.02.2012


Використання нанотехнологій у харчовій промисловості. Створення нових харчових продуктів та контроль за їх безпекою. Метод великомасштабного фракціонування харчової сировини. Продукти з використанням нанотехнологій та класифікація наноматеріалів.

презентація , додано 12.12.2013


Нанотехнологія – високотехнологічна галузь, спрямована на вивчення та роботу з атомами та молекулами. Історія розвитку нанотехнологій, особливості та властивості наноструктур. Застосування нанотехнологій в автомобільній промисловості: проблеми та перспективи.

контрольна робота , доданий 03.03.2011


Нанотехнології та перехід до водневої енергетики, розробка та виготовлення наномашин. Основний внесок нанотехнологій у "чисте" виробництво водню. Розвиток нової галузі знань про поведінку нанорозмірних систем з іонною та змішаною провідністю.

курсова робота , доданий 16.11.2009


Режими роботи скануючого тунельного мікроскопа. Вуглецеві нанотрубки, супрамолекулярна хімія. Розробки хіміків Уральського державного університетуу галузі нанотехнологій. Випробовує лабораторний середньотемпературний паливний елемент.

презентація , доданий 24.10.2013


Лідерство країн у галузі нанотехнологій. Перспективи використання нових технологій у галузях енергетики, обчислювальної техніки, хімічної та біомолекулярної технології, в оптиці та електроніці, медицині. Приклади наукових досягненьта розробок.

презентація , додано 14.04.2011


Історія розвитку нанотехнологій; їх значення у медицині, науці, економіці, інформаційному оточенні. Схематичне зображення та напрямки застосування одношарової вуглецевої нанотрубки. Створення нанотехнологічних центрів Російської Федерації.

презентація , доданий 23.09.2013


Матеріальна основа та функції технічного сервісушляхи його розвитку. Сучасний станпідприємств ТЗ, напрями їхнього реформування. Види та застосування наноматеріалів та нанотехнологій при виготовленні, відновленні та зміцненні деталей машин.

Курс «Фундаментальні засади нанотехнологій» / 26.02.2009

Джерело: НОЦ з нанотехнологій МДУ

Лекції з курсу «Фундаментальні основи нанотехнологій» проходитимуть у весняному семестрі 2009 року у вівторки та п'ятниці з 17-00 в аудиторії 02 Головної будівлі МДУ.

Курс лекцій «Фундаментальні основи нанотехнологій» відкритий для відвідування всіх бажаючих. Якщо Ви не студент, аспірант або співробітник МДУ, то потрапити на лекцію Ви зможете, тільки попередньо записавшись на неї.

Матеріали лекцій «Фундаментальні засади нанотехнологій»викладаються у міру читання лекцій.

Підбір та компонування матеріалів є предметом авторського права лекторів, проте частина ілюстративного матеріалу може мати відношення до інших суб'єктів авторського права.

Лекція 1 (PDF, 3.2Мб), академік РАН, професор Ю.Д. Третьяков.

Тематика лекції: основні поняття та визначення наук про наносистеми та нанотехнології. Історія виникнення нанотехнологій та наук про наносистеми. Міждисциплінарність та мультидисциплінарність.
Приклади нанооб'єктів та наносистем, їх особливості та технологічні програми. Об'єкти та методи нанотехнологій. Принципи та перспективи розвитку нанотехнологій.

Лекція 2 (PDF, 3.8Мб), професор О.М. Зразків.

Тематика лекції: особливості фізичних взаємодійна наномасштаби. Роль об'єму та поверхні у фізичних властивостях нанорозмірних об'єктів. Механіка нанооб'єктів. Механічні коливаннята резонанси у нанорозмірних системах. Сила тертя. Кулонівська взаємодія. Оптика нанооб'єктів. Співвідношення довжини хвилі світла та розмірів наночастинок. Відмінності поширення світла в однорідних і наноструктурованих середовищах. Магнетизм нанооб'єктів.

Лекція 3 (PDF, 1.7Мб), професор В.Ю. Тимошенко.

Тематика лекції: квантова механікананосистем. Квантоворозмірні ефекти у нанооб'єктах. Квазичастинки у твердому тілі та в наноструктурованих матеріалах. Квантові точки. Ниткоподібні кристали, волокна, нанотрубки, тонкі плівки та гетероструктури. Квантові ефекти у наноструктурах у магнітному полі. Електропровідність нанооб'єктів. Поняття балістичної провідності. Одноелектронне тунелювання та кулонівська блокада. Оптичні властивості квантових точок. Спінтроніка нанооб'єктів.

Лекція 4 (PDF, 4.7Мб), член-кореспондент РАН, професор О.О. Гудилін.

Тематика лекції: методи отримання наночастинок

Лекція 5 (PDF, 2.5Мб), академік РАН, професор О.Р. Хохлів.

Тематика лекції: нанотехнології та "м'яка" матерія.

Програма курсу

Основні поняття та визначення наук про наносистеми та нанотехнології. Історія виникнення нанотехнологій та наук про наносистеми. Міждисциплінарність та мультидисциплінарність. Приклади нанооб'єктів та наносистем, їх особливості та технологічні програми. Об'єкти та методи нанотехнологій. Принципи та перспективи розвитку нанотехнологій.
(Академік РАН, професор Ю.Д. Третьяков)

Особливості фізичних взаємодій на наномасштабах. Роль об'єму та поверхні у фізичних властивостях нанорозмірних об'єктів. Механіка нанооб'єктів. Механічні коливання та резонанси у нанорозмірних системах. Сила тертя. Кулонівська взаємодія. Оптика нанооб'єктів. Співвідношення довжини хвилі світла та розмірів наночастинок. Відмінності у поширенні світла в однорідних та наноструктурованих середовищах. Магнетизм нанооб'єктів.
(Професор О.М. Образцов)

Квантова механіка наносистем. Квантоворозмірні ефекти у нанооб'єктах. Квазичастинки у твердому тілі та в наноструктурованих матеріалах. Квантові точки. Ниткоподібні кристали, волокна, нанотрубки, тонкі плівки та гетероструктури. Квантові ефекти у наноструктурах у магнітному полі. Електропровідність нанооб'єктів. Поняття балістичної провідності. Одноелектронне тунелювання та кулонівська блокада. Оптичні властивості квантових точок. Спінтроніка нанооб'єктів.
(професор В.Ю. Тимошенко)

Основні засади формування наносистем. Фізичні та хімічні методи. Процеси отримання нанооб'єктів "згори - вниз". Класична, "м'яка", мікросферна, іонно-пучкова (FIB), АСМ - літографія та наноіндентування. Механоактивація та механосинтез нанооб'єктів. Процеси отримання нанооб'єктів «знизу вгору». Процеси зародка утворення в газових та конденсованих середовищах. Гетерогенне зародокутворення, епітаксія та гетероепітаксія. Спінодальний розпад. Синтез нанооб'єктів у аморфних (склоподібних) матрицях. Методи хімічної гомогенізації (співосадження, золь-гель метод, кріохімічна технологія, піроліз аерозолів, сольвотермальна обробка, сверкритична сушка). Класифікація наночастинок та нанооб'єктів. Прийоми одержання та стабілізації наночастинок. Агрегація та дезагрегація наночастинок. Синтез наноматеріалів в одно та двовимірних нанореакторах.

Статистична фізика наносистем. Особливості фазових переходіву малих системах. Типи внутрішньо- та міжмолекулярних взаємодій. Гідрофобність та гідрофільність. Самоскладання та самоорганізація. Міцелоутворення. Самошарові моношари. Плівки Ленгмюра - Блоджетт. Супрамолеклярна організація молекул. Молекулярне розпізнавання. Полімерні макромолекули, методи їх одержання. Самоорганізація у полімерних системах. Мікрофазне розшарування блок-кополімерів. Дендрімери, полімерні щітки. Пошарове самозбирання поліелектролітів. Супрамолекулярні полімери.
(Академік РАН, професор О.Р. Хохлов)

Комп'ютерне моделювання наноструктур та наносистем. Мікроскопічні та мезоскопічні методи моделювання (Монте-Карло та молекулярна динаміка, дисипативна динаміка частинок, теоретико-польові методи, методи кінцевих елементів та перидинаміка). Поєднання різних просторових та тимчасових масштабів. Молекулярне конструювання. Комп'ютерна візуалізація нанооб'єктів. Можливості чисельного експерименту. Приклади молекулярного моделювання наноструктур, молекулярних перемикачів, білків, біомембран, іонних каналів, молекулярних машин.
(Професор П.Г. Халатур)

Методи дослідження та діагностика нанооб'єктів та наносистем. Електронна растрова і мікроскопія, що просвічує. Електронна томографія. Електронна спектроскопія. Дифракційні методидослідження. Оптичні та нелінійно-оптичні методи діагностики. Особливості конфокальної мікроскопії. Сканувальна зондова мікроскопія: Силова мікроскопія. Спектроскопія атомних силових взаємодій Тунельна мікроскопія та спектроскопія. Оптична мікроскопія та поляриметрія ближнього поля. Застосування скануючої зондової мікроскопії у нанотехнологіях.
(Професор В.І. Панов)

Речовина, фаза, матеріал. Ієрархічна будова матеріалів. Наноматеріали та їх класифікація. Неорганічні та органічні функціональні наноматеріали. Гібридні (органо-неорганічні та неоргано-органічні) матеріали. Біомінералізація та біокераміка. Наноструктуровані 1D, 2D та 3D матеріали. Мезопористі матеріали. Молекулярні сита. Нанокомпозити та їх синергетичні властивості. Конструкційні наноматеріали.
(Член-кореспондент РАН, професор О.О. Гуділін)

Капілярність та змочування в наносистемах. Поверхнева енергія та поверхневий натяг. Краплі на твердій та рідкій поверхні. Повне та неповне змочування. Поверхневі (електростатичні та молекулярні) та капілярні сили. Гістерезис кута змочування: роль хімічної неоднорідності та шорсткості. Супергідрофобні поверхні. Фрактальні та впорядковані текстури. Еластокапілярність. Динаміка змочування та розтікання. Проблеми перебігу, перемішування та сепарації у малих каналах та пристроях для мікро- та нанофлюїдики. Цифрова мікрофлюїдика, електрокінетика, анізотропні та супергідрофобні текстури, як приклади вирішення проблем мікро- та нанофлюїдики. Додатки: самоочищення та водозахист, струменевий друк, «lab-on-a-chip», ДНК-чіпи, біомедицина, паливні елементи.
(Професор О.І. Виноградова)

лекція 10.

Каталіз та нанотехнології. Основні принципи та уявлення в гетерогенний каталіз. Вплив умов приготування та активації на формування активної поверхні гетерогенних каталізаторів. Структурно-чутливі та структурно-нечутливі реакції. Специфіка термодинамічних та кінетичних властивостей наночастинок. Електрокаталіз. Каталіз на цеолітах та молекулярних ситах.Мембранний каталіз.
(Академік РАН, професор В.В. Лунін)

лекція 11.

Фізика наноустрою. Методи створення наноустрою. Механічні та електромеханічні мікро та наноустрою. Сенсорні елементи мікро- та нано-системної техніки. Сенсори температури на основі термопар. Сенсори кутових швидкостей. Сенсори магнітного поля. Мікро- та нано-насоси. Інтегральні мікродзеркала. Інтегральні мікромеханічні ключі. Інтегральні мікро- та нано-двигуни. Фізичні принципироботи основних елементів мікро- та наноелектроніки. Закон Мура. Одноелектронні пристрої. Одноелектронний транзистор. Одноелектронні елементи цифрових схем.
(Професор О.М. Образцов)

лекція 12.

Фізика наноустрою. Пристрої оптоелектроніки та наноелектроніки. Світлодіоди та лазери на подвійних гетероструктурах. Фотоприймачі на квантових ямах. Лавинні фотодіоди на системі квантових ям. Пристрої та прилади нанофотоніки. Фотонні кристали. Штучні опали. Волоконна оптика. Оптичні перемикачі та фільтри. Перспективи створення фотонних інтегральних схем, пристроїв зберігання та обробки інформації. Магнітні наноустрою для запису та зберігання інформації. Наносенсори: напівпровідникові, п'єзоелектричні, піроелектричні, на поверхневих акустичних хвилях, фотоакустичні.
(професор В.Ю. Тимошенко)

лекція 13.

Молекулярні засади живих систем. Уявлення про живу клітину; будова та функції органел, принцип самоорганізації живого. Застосовність термодинамічних та кінетичних підходів до процесів, що протікають у живій матерії. Бактерії, еукаріоти, багатоклітинні організми. Нуклеїнові кислоти: класифікація, будова, властивості. Природні наносистеми у зберіганні, відтворенні та реалізації генетичної інформаціїклітини. Системи контролю клітинного поділулише на рівні організму. Рак як збій генетичної програмиклітини.
(Член-кореспондент РАН, професор О.О. Донцова)

лекція 14.

Структура та функції білків. Функції, що виконуються білками, різноманітність амінокислот, що входять до складу білка. p align="justify"> Рівні білкової організації, методи дослідження різних рівнів організації білкової молекули. Первинна структура білка, посттрансляційна модифікація. Вторинна та третинна структури білка, проблеми правильного згортання білків, хвороби, зумовлені неправильною упаковкою білка. Створення штучних білків із «покращеною» структурою — важливе нанотехнологічне завдання. Уявлення про четвертинну структуру та використання четвертинної структуридля розширення можливостей регуляції та для виконання механічних функцій. Білки сполучних тканин (колаген), механізми регулювання механічної міцності. Білки, що формують цитоскелет (актин, тубулін, білки промужеточних філаментів), регуляція збирання та розбирання елементів цитосклету. Використання білків цитоскелета як «рейки» для білків-моторів. Міозини, кінезини та дінеїни як приклади високоспеціалізованих білків-наномоторів, що забезпечують внутрішньоклітинний транспорт та біологічну рухливість. Можливості використання білків-моторів для вирішення деяких задач нанотехнології.
(Професор Н.Б. Гусєв)

лекція 15.

Вуглеводи. Моно-, оліго- та полісахариди. Особливості структури, способи уявлення. Можливість використання полісахаридів як нанобіоматеріалів. Ліпіди. Класифікація та особливості структури. Наноструктури, що утворюються ліпідами. Моносли, міцели, ліпосоми. Перспективність для цілей нанотехнології. Біомембрани. Особливості будови та основні функції.
(Професор А.К. Гладілін)

лекція 16.

Ферменти – білки з особливою функцією каталізу. Основні принципи структури ферментів та особливості ферментативного каталізу. Активний центр ферменту - самоорганізована та високоорганізована функціоналізована наночастка та наномашина. Вітаміни та коферменти, їх участь у каталізі. Молекулярний дизайн та зміна специфічності ферментів – нанотехнологічні завдання та перспективи. Розмірні ефекти у нанодіапазоні у білковому каталізі. Ферменти в мембранах та мембраноподібних наноструктурах: регуляція каталітичних властивостей та олігомерного складу розміром матриці. Біомолекулярні наночастки; фермент у «сорочці» (оболонка з неорганічних та органічних молекул) – новий стабільний каталізатор. Поліферментні комплекси: реалізація принципу «пізнання» у природі та матрицях нанорозмірів.
(професор Н.Л. Клячко)

лекція 17.

Структурний та функціональний аспектибіонанотехнології. Різноманітність надмолекулярних структур, що утворюються біомолекулами. Принцип самоскладання. Використання біоструктур з унікальною геометрією як темплати для отримання наноматеріалів і наноструктур (отримання нанопроводів, нанотрубок і наностержнів з металів, що проводять полімерів, напівпровідників, оксидів магнітних матеріалівз використанням ДНК, вірусних частинок та білкових філаментів). Створення двовимірних нанопаттернів та тривимірних надструктур з використанням ДНК, S-шарів, вірусних частинок та ліпосом. Штучні методисамоорганізації у нанодіапазоні. Біофункціоналізація наноматеріалів. Загальні методикон'югації нанооб'єктів із біомолекулами. Специфічне спорідненість деяких біомолекул до нанооб'єктів.
(Професор І.М. Курочкін)

лекція 18.

Нанобіоаналітичні системи. Історія розвитку сучасних біоаналітичних систем. Біосенсори. Основні поняття, сфери застосування. «Дізнаються» елементи біосенсорів: ферменти, нуклеїнові кислоти, антитіла та рецептори, клітинні органели, клітини, органи та тканини. «Детектуючі елементи» біосенсорів. Фізичні основиреєстрації сигналу. Типи біосенсорів: електрохімічні, напівпровідникові, мікрогравіметричні, оптоволоконні, поверхневі плазмони, дифракційні грати, інтерферометричні, мікро- та наномеханічні. Нанобіоаналітичні системи на основі нанорозмірних напівпровідникових та металевих структур (квантові точки, молекулярні «пружини», гігантські нелінійні оптичні ефектина поверхні наночастинок металів - SERS, методи ферментативної та автометалографії та ін). Застосування для цілей екологічного моніторингу та медико-біологічних досліджень. Нанобіоаналітичні системи на основі зондової мікроскопії, що сканує.
(Професор І.М. Курочкін)