Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. Сложная структура многослойных микросфер.[1]
Рисунок 2. Полистирольные микросферы различного диаметра, полученные с помощью гетерогенной радикальной полимеризации.[1]
Рисунок 3. а) Микросферы ядро-оболочка-корона из диоксида кремния с флуоресцентной оболочкой, синтезированные путём добавления силаного производного флуоресцентного красителя в ходе процесса роста частиц.[1] б) Применение данных частиц для анализа упаковки микросфер внутри микроколодца с квадратно-пирамидальной формой, анизотропно вытравленном в кремниевой подложке, ориентированной вдоль (111). Верхние изображения получены конфокальной флуоресцентной микроскопией, а нижние изображения демонстрируют схематическую упаковку частиц.[3]
Рисунок 4. Схематическое представление двухкомпонентного ФК (a) и многокомпонентного ФК (b, c), образованных плотноупакованными сферами.[4]
Рисунок 5. Сегментированный проточный микрофлюидный чип для синтеза микросфер.[5]
Рисунок 6. Примеры микросфер, синтезированных в микрофлюидном реакторе, и стандартное отклонение размера сфер при различных временах пребывания частиц в реакторе.[5]
Рисунок 7. Иллюстрация микрофлюидного капельного генератора с фокусировкой потока.[6]
Рисунок 8. Примеры управления размерами и формой полимерных частиц, полученных в микрофлюидном капельном реакторе с фокусировкой потока.[6]

Микросферы – строительные блоки для фотонных кристаллов

Ключевые слова:  микросферы, микрофлюидика, наноазбука, оксид кремния, периодика, полимеры, фотоника, фотонные кристаллы

Автор(ы): Смирнов Евгений Алексеевич

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

31 октября 2009

Фотонные кристаллы – относительно новый класс материалов для оптики, оптоэлектроники, фотоники, уникальные свойства которых можно варьировать в широких пределах, что предполагается использовать при создании различных "фотонных микросхем", волноводов, низкопороговых лазеров и т.д. Подробнее о применениях фотонных кристаллов рассказано здесь. Однако одна из основных проблем при создании материалов для фотоники – эффективное и крупномасштабное производство высококачественных составных частей для тех или иных фотонных устройств.

А что нам, собственно, нужно?!

Структура крыла бабочки – впечатляющий пример природной дифракционной решётки, полученной с использованием биополимеров. Аналогичную микроструктуру можно получить и в лабораторных условиях. Многие методы синтеза трёхмерных и двумерных фотонных кристаллов основаны на процессах самосборки микросфер, что выдвигает к этим строительным блокам целый ряд требований. Во-первых, степень полидисперсности (понятие дисперсности дано в [2]) не должна превышать 5%, т.е. для частиц диаметром 1 мкм стандартное отклонение или разброс диаметров должен быть меньше 50 нм! Во-вторых, отклонения от идеальной сферической формы могут привести к нарушению плотнейшей шаровой упаковки частиц и, соответственно, к дефектности структуры. В-третьих, для эффективной работы того или иного фотонного кристалла требуется создать контраст диэлектрической проницаемости (в случае диэлектриков этот параметр связан с квадратом коэффициента преломления света) между самими микросферами и той средой, которая будет заполнять пространства между ними (это могут быть различные жидкости или газы, а также полимеры, наночастицы и пр.).

В одном из разделов химии, а именно в коллоидной химии, содержатся все необходимые знания для создания микросфер из различных материалов с очень узким распределением частиц по размерам для самосборки из них фотонных кристаллов. При этом диаметр микросфер можно контролируемо варьировать в широких пределах от десятка нанометров до нескольких микрон. Коллоидные частицы могут также быть получены с многооболочечной структурой типа ядро-оболочка-корона, с функциональными свойствами, обусловленными тем или иным компонентом структуры, например, как показано на Рисунке 1.

Существует два основных синтетических подхода к получению таких структур: одностадийный синтез и синтез путём "роста" (regrowth) уже полученных монодисперных микросфер, так называемых зародышей роста (seeds).

В первом случае путём простого смешения определённых реагентов формируются микросферы, тогда как во втором случае необходимо наличие "зародышевых частиц", которые могут быть получены на первой стадии смешения реагентов, и в последствие вырастающие до необходимого диаметра за счёт постепенного контролируемого добавления реагентов.[1] И в том и в другом случаях сферичность частиц обусловлена минимизацией поверхностной энергии (т.е. поверхностного натяжения) на границе жидкость-твёрдое тело и аморфностью материала (диоксид кремния, полимеры). При этом рост на поверхности более мелких частиц имеет большую скорость за счет их более высокой поверхностной энергии, что создаетдополнительный внутренний механизм «размерной фокусировки». Таким образом, полученные микросферы обладают высокой степенью монодисперсности, а их размер варьируется в широких пределах.[1]

Микросферы диоксида кремния

Монодисперсные микросферы диоксида кремния получают согласно модифицированной методике Штобера [3], заключающейся в контролируемом гидролизе тетраэтоксисилана под действием оснований с поликонденсацией формирующихся продуктов гидролиза в шарики аморфного материала, согласно следующей общей упрощенной реакции:

Si(OEt)4 + 2H2O -> SiO2 + 4EtOH

Одностадийный метод синтеза позволяет получить микросферы размером, не превышающим 600-700 нм, тогда как процесс "доращивания" расширяет диапазон диаметров частиц от 10 нм до нескольких микрон. Верхний порог размера не имеет принципиальных органичений; нижной порог ограничен значительной растворимостью аморфного диоксида кремния.

Полимерные микросферы

Полимерные микросферы в основном получают несколькими методами: радикальной полимеризацией (например, стирола и акрилатов в присутствии инициатора - например, персульфата калия). Создание микросфер различного размера может использовать различные типы полимеризационных процессов и диспергирования: например, микроэмульсионного, эмульсионного, безэмульгаторного. Высокодисперсные частицы могут быть получены посредством последовательного роста микросфер, полученных на начальном этапе синтеза. На рисунке 2 представлены микрофотографии получаемых таким варьированием условий протекания полимеризации микросфер. Также используются различные виды инициаторов, поверхностно-активных веществ и сополимеров для формирования микросфер требуемого размера с определёнными зарядом и функциональными группами на поверхности. Более обще, фото- и термореактивные полимеры являются перспективным классом материалов, позволяющим создавать различные типы микроструктур, в том числе фотоннных кристаллые, посредством УФ и термо-обработки (PDMS и другие).

Микросферы с многослойной архитектурой

Создание многослойных микросфер (Рисунок 1) позволяет вводить несколько иногда совершенно отличающихся по своим свойствам функциональных групп в фотонную решётку, подчас кардинально изменяя её свойства по отношению к фотонному кристаллу из обычных микросфер. Например, можно создавать оболочки, содержащие флюоресцирующие красители, магнитные наночастицы, фотоактивные вещества, квантовые точки и т.д.

Микросферы типа ядро-корона и ядро-оболочка-корона как в случае диоксида кремния, так и полимеров обычно синтезируются путём "доращивания" исходных частиц, начиная с исходной частицы ядра и постепенно формируя оболочку или посредством гидролиза прекурсоров или полимеризацией.[1] Внешнй слой короны может нести какк функциональные, так и защитные свойства, обеспечивая стабильность частиц.

Применение таких многослойных микросфер различны. Например, флуоресцентные микросферы могут быть использованы для «зондирования» коллоидных кристаллов, выращенных на поверхностном рельефе кремниевых подложек (Рисунок 3), изучения дефектности структуры и т.д. А микросферы с внутренним градиентом диэлектрической проницаемости, аналогично, как и с градиентом магнитной проницаемости (коэффициент преломления зависит как от диэлектрической, так и магнитной постоянной материала), могут быть использованы для создания специфических фотонных кристаллов (Рисунок 4). Примеров использования таких многослойных микросфер, как в фотонике, так и других областях науки (доставка лекарств, катализ и т.д.), можно привести достаточно много.

На потоке: синтез микросфер в микрофлюидных реакторах

Пожалуй, единственный недостаток описанных выше методов синтеза микросфер из диоксида кремния и полимеров заключается в том, что технологически они основаны на золь-гель методе, то есть на гидролитической поликонденсации, и эмульсионной полимеризации, которые удобно использовать лишь в реакторах периодического действия и позволяют получать в основном изотропные (сферические) частицы. Воспроизводимость такого синтеза с точки зрения размера и дисперсности получаемых микросфер часто может зависить от массы случайных факторов. Эти факторы могут быть в некоторой степени нивелированы при использовании непрерывных, потоковых реакторов, так как они работают в определённых стационарных условиях, обеспечивая должный контроль над протеканием реакции и воспроизводимостью продукта от запуска к запуску. [1]

Уменьшение таких микрофлюидных реакторов до миллиметровых и микронных размеров упрощает строение самих реакторов, улучшает режимы течения реагентов, увеличивает смешиваемость реагентов и т.д. И всё это достигается благодаря поверхностному натяжению на границе раздела двух жидкостей, которое при таких масштабах играет ключевую роль. Микросферы, синтезированные в микрофлюидных проточных реакторах, таким образом, имеют улучшенные, по сравнению с макрореакторами, характеристики: размер сфер и дисперсность, состав и форму. Однако не стоит забывать, что за всё приходится платить. В частности для оптимальной работы микрореактора требуется использовать специальное покрытие каналов политетрафторэтиленом (тефлон) для снижения адгезии коллоидных частиц к стенкам микроканалов, заряжать определённым образом поверхность коллоидов с целью увеличения электростатического отталкивания между самими микросферами и снижения их флокуляции, что будет, непременно, препятствовать протеканию жидкости через канал и т.д.[1]

Сегментированный проточный микрофлюидный реактор с четырьмя входными отверстиями для различных жидкостей L1-L4 изображён на Рисунке 5. Эффективность такой конструкции проточного реактора наглядно продемонстрирована на Рисунке 6, где представлены микрофотографии полученных микросфер и зависимость стандартного отклонения размера частиц от среднего значения в сравнении с обычным методом синтеза. Развитие данной тематики вылилось в специально спроектированное микрофлюидное устройство с фокусировкой потока, с помощью которого возможно создавать и формовать жидкие капли реагентов в микроканале с последующим их отверждением (в зависимости от природы вещества это может быть термо- или фотополимеризация, химическая реакция на поверхности раздела двух сред и т.д.) и формированием частиц с узким распределением по размерам варьируемого состава и в больших количествах! Ключевым элементом такого микрофлюидного устройства является насадка, фокусирующая поток, через которую две несмешивающихся жидкости A, B подаются под давлением (Рисунок 7). Геометрия сопла обусловлена тем, что жидкость A при истечении из сопла должна хорошо фрагментироваться, «дробиться» на отдельные монодисперсные капли во внутреннем канале, содержащем жидкость B, и при этом не смешиваться с ней.[1] Варьируя соотношение размеров микрокапли и канала, мы можем деформировать сферы и получать эллипсоиды, диски или палочки (Рисунок 8). Также универсальность этого метода была продемонстрирована при получении формованных частиц, состоящих из полимерных жидких кристаллов, полимеров, включающих в себя флуоресцентные красители, люминесцентные квантовые точки, магнитные нанокристаллы, и пористых полимеров. Этот же метод применяют для получения частиц - янусов. В целом, микрофлюидные реакторы, благодаря контролю за концентрацией и распределением реагентов, дают возможность получать частицы различного состава и архитектуры и, как следствие, широкого спектра функциональных свойств.

В заключении хотелось бы отметить, что в данной публикации описаны лишь наиболее часто используемые на практике методы синтеза микросфер, которые применяются при создании дву- и трёхмерных фотонных кристаллов, поэтому некоторые малоизвестные, но не менее интересные подходы, были оставлены за рамками рассмотрения.

Литература:

  1. Nanochemistry: A Chemical Approach to Nanomaterials, Geoffrey A. Ozin et al., The Royal Society of Chemistry, 2009 (основной источник)
  2. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range
  3. Internal photonic crystal lattice structures of planarized opal-patterned chips probed by laser scanning confocal fluorescence microscopy
  4. Лекция, автореферат диссертации М.В.Рыбина
  5. Microfluidic synthesis of colloidal silica
  6. Generation of Monodisperse Particles using Microfluidics: Control over Size, Shape and Composition


В статье использованы материалы: Нанометр


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 


Комментарии
Обещанная статья, пос вящённая синтезу микросфер для фотонных кристаллов...
Здорово!

Я поправил старательно, пока до раздела полимерных сфер.
Скажите пожалуйста, какие конкретные примеры микросфер полученных "УФ и термо-обработкой (например, PDMS и другие фото- и термореактивные полимеры)."?

И из общих пожеланий: коль речь идет о микросферах, не было бы более уместно заменить бабочек на опалы?
на счёт полимеров:
термо и УФ - различные виды эпоксидных смол, например.
Чисто УФ - всё тот же PDMS, полимеры, которые имеют кратную С=С связь и электрон донорные лиганды у этой связи, например, ароматику..

Тут их можно даже купить...
Наверное было бы уместно...
и ещё про фотополимеры можно почитать естественно тут, потом тут и тут...

Про термополимеры можно почитать естественно тут...

Правда, есть один минус - всё на английском...
Сколько ссылок, просто изумительно, право.
Но смотрите, вот ваше предложение:
Полимерные микросферы в основном получают несколькими методами: радикальной полимеризацией (например, стирола и акрилатов в присутствии инициатора - например, персульфата калия), УФ и термо-обработкой (например, PDMS и другие фото- и термореактивные полимеры).
И теперь еще раз внимательно вопрос: приведите, пожалуйста, пример получения микросфер из ПДМСа?
(Что этот полимер легко купить, и что из него можно много хорошего сделать "мягкой литографией" до ~микронных размерoв рельефа - это факт, а вот как из него сделать микросферы, ну хоть как-то пригодные для фотонных кристаллов (то есть микрон и меньше) было бы очень интересно узнать!)
хорошо, согласен, пример не совсем корректен и я сам не осведомлён в этом вопросе...

Однако, имеется в виду, что полимерные микросферы получаются не в "стакане", как это происходит в случае со стиролом, а в эмульсиях или с помощью микрофлюидных устройств...
Евгений Алексеевич,
Так давайте разберемся.
Я никогда не слышал о микросферах из ПДМС. Думается их сделать можно, но весьма и весьма сложно. И было бы интересно узнать как.
Не в стакане, а как?
Если делать фотонные структуры, то фотополимеры - целое огромное направление, но там селективно полимеризуют/отверждают с помощи лазеров (очень дорогие оптические установки), и можно получить практически любые (топологически связные) 2D/3D структуры, и вряд ли много смысла делать микросферы.
не в стакане, а в микрофлюидных реакторах, например...
Мы можем этот спорный момент убрать из публикации, а я постараюсь привести что-то, что удовлетворит и меня, и Вас...
Невзирая на важность персонального удовлетворения в науке, хотелось бы, чтобы отражена была точка зрения, наиболее близкая к истине. (Не очень занудно? )
Короче, я поправил, как мог, с полимерами.
Микрофлюидика, на мой взгляд, вряд ли когда-либо заменит получение монодисперсных сферических частиц простым синтезом в колбах/реакторах. (Какова ее производительность; и если использовать много капилляров/потоков, где гарантия, что они все будут одинаковы??) Микрофлюидика, однако, может иметь преимущества для создания частиц с интересной (богато-разнообразной) архитектурой, таких как, например, янусы, используя контролируемую асимметрию потоков.
Я постарался отразить это в модифицированной версии, максимально стараясь не выходить за рамки авторской точки зрения.

P.S. Обещанную работу я закончил, возможно остались какие-то неточности/опечатки или я внес новые, но все открыто для конструктивного обсуждения.
Спаисбо за правку...
Тема действительно в некоторых аспектах спорная...
На счёт микрофлюидики - полупроводниковые чипы когда-то тоже были неимоверно дороги и непрактичны...однако...
На сегодня микрофлюидика пока остаётся игрушкой для получения различных изощрённых форм полимеров, белков или ещё чего бы то ни было и попытки применения к чему-нибудь, однако работ, в которых ставились бы цели создания "промышленных" установок я пока не видел, максимум чипы размером в мм/см, т.е. 10000 частиц за 1 заход (за пару секунд), но этого мало...
Резюмируя: я всё-таки (несмотря на всё недоверие) убеждён, что микрофлюидика лет через 10 станетосновой получения микросфер...
Нет никаких сомнений, что микрофлюидика найдет множество интересных и полезных применений, связанных с миниатюризацией. Может быть даже получение коллоидных кристаллов на четко заданных участках гипотетических пока оптических "чипов". Но очень-очень вряд ли для просто получения микросфер. Более уникальных типов частиц - возможно.
И еще одна потенциальная возможность микрофлюидики в качестве одноразовых реакторов. Потому как для коллоидного синтеза одна из самых затратных по времени да и растворителям/реагентам стадий - отмывка реактора. (И, к слову, как "отмывать" хотя бы от элементарного засорения капилляров микрофлюидные реакторы я не очень представляю)

А самое главное - публикация сделана и открыта для обсуждения
Crab Cakes, 01 ноября 2009 22:19 
Хе-хе. У микросфер о.., извините, огромная удельная поверхность.
Если хоцца чего либо полезное добавить в полимер(я о деле говорю, а не о "фотонных кристаллах")
то делать их надо "на месте". Ибо life-time будет около сотни часов. В этом случае микрофлюидика
это именно самое правильное решение типа "делать на месте".
Crab Cakes, 02 ноября 2009 00:06 
Хорошо, мир (поднимает руки)
Давайте мириться
Хорошо, очень буду рад жить дружно.

А по сути, слишком общее утверждение, что "чего либо полезное" имеет "life-time... около сотни часов."
Существует и модифицирование частиц, и для массовой "полезности" у микрофлюидики очень низкая производительность.
Никто не против микрофлюидики, у нее есть очень много сильных аспектов и потенциальных применений, как-то для анализа биомолекул.

Crab Cakes, 02 ноября 2009 05:39 
Мне не нужно производить их массово.
Я сам варил микросферы и эмульсионной и дисперсионной полимеризацией.
Забавно когда раствор в колбе становится молочно белым.
Мне нужно устройство для микроскопа. Я хочу туда запихать
еще четыре компонента. Чтобы биологи получали свои
частицы on demand а не мы им их слали.
Crab Cakes, 02 ноября 2009 06:14 
Да мы тиснули статью в Chem Comm
Скоро выйдет. На тему химического усиления.
Там микросферы и замечательная работа Леры Бычковой,
удивительного химика,
чемпионки Украины по художественной гимнастике и
мисс Харьковский Университет 2004
Если устройство для микроскопа с миниатюрными сенсорами и дорогими компонентами, то и прекрасно для микрофлюидики. К тому же ведь и не суть важно: сферы или, скажем, колбаски.
И если идти путем микрофлюидики, то, скорее всего, легче использовать УФ-полимеризацию (весьма не практичную для колб), чем термически или химически инициированную полимеризацию.

Забавно когда раствор в колбе становится молочно белым.
И очень красиво, когда по завершению реакции слегка выше уровня дисперсии появляется сверкающе-разноцветная полоска самособранного коллоидного кристалла

P.S. Наши поздравления Вам и удивительной чемпионке!
----
Резюмируя: я всё-таки (несмотря на всё недоверие) убеждён, что микрофлюидика лет через 10 станетосновой получения микросфер...
----

Присоединяюсь.
Пять лет назад я делал такой реактор. (как водится, из подручных средств ) Примерно за месяц приготовил на нём около 250 литров коллоидного раствора жиров в воде. (немалой концентрации, так что счёт частицам там шёл уже на доли моля)
И очистку прорабатывал и производительность и всякое.

----
Ибо life-time будет около сотни часов.
----

А почему, собственно?
У меня сложилось мнение, что оно в основном определяется количеством и качеством стабилизаторов. Ну, по Липатову - ещё посторонних примесей.
Crab Cakes, 02 ноября 2009 21:25 
Нет. У нас увы и ах проблема утечки компонентов.
Даже если коэффициент распределения между фазами один к миллиарду
то сенсорные компоненты вследствие огромной поверхности утекают в воду
за милую душу. Пытались пришивать к полимеру. Фига (вкусная и спелая).
Они должны быть подвижными, только тогда сенсор работает.
Стандартное решение - вешать на гибкие водорастворимые развязки, типа ПЭО/ПЭГ.
Александр Ринатович,
А уточните, пожалуйста, какой у Вас был диаметр каналов/капилляров??
Что-то около 300 - 400 нм. В результате капли получались менее 200 нм. Разброс по размерам наверняка был немалый.
Испытывал ещё капилляры 100 нм, но там была низкая производительность.

В моём случае эта установка называлась "система тупиковой фильтрации под давленеим"

Задача у неё была простая: сделать стабильную эмульсию с частицами менее 200 нм. Быстро и особо не заморачиваясь.
По принципу работы всей этой системы - оказывается, что это сейчас называется микрофлюидика.


При желании эту схему можно сильно прокачать: стабилизировать размер частиц, сузить разброс и т.д. Но мне это тогда было не нужно.

----
Стандартное решение - вешать на гибкие водорастворимые развязки, типа ПЭО/ПЭГ.
---

Это можно. Одна из тематик с которой мы возимся - получение активированных линкеров на основе ПЭГ-ов.
Делал опыты и с активированными биоаффинными коллоидами.
Crab Cakes, 03 ноября 2009 23:22 
Мда, чего вешать-то, супергидрофобные молекулы?
Работает не поверхность, а толща
Противоречий получилось уйма:
--"супергидрофобные молекулы" и "утекают в воду";
--"работает не поверхность, а толща" и "они должны быть подвижными".

Наиболее подходящее тогда решение - вешать "компоненты" на гидрофобную максимально гибкую/подвижную развязку типа силоксановых цепей. И, возможно, ее потенциальная несовместимость с поверхностью/материалом носителя будет плюсом.
Александр Ринатович,
А поделитесь, пожалуйста, откуда такие узкие капилляры (разве что мембраны приходят на ум)?
Crab Cakes, 04 ноября 2009 06:59 
Боже, как я устал это объяснять. Ионоселективные оптоды
работают на основе процесса ионного обмена между водной фазой (пробой)
и фазой полимера находящимся выше температуры стеклования. Селективность процесса
ионного обмена обеспечивают молекулы - переносчики ионов. Они супергидрофобны. Они обязаны
двигаться, куда вы их собрались "вешать"? Есть такой процесс называется диффузия. Рибосому пришейте к клеточной мембране
Они утекают в воду со страшной силой когда размер сенсора меньше микрона, увы и ах
Приношу извинения, что утомил Вас.
----
А поделитесь, пожалуйста, откуда такие узкие капилляры (разве что мембраны приходят на ум)?
----

А это они и были

Crab Cakes,
можно пришить полиаллиламин или его сополимеры, затем кватернизовать его и заменить анион на длинный и супергидрофобный.
Простите что вмешиваюсь, но рибосомы прекрасно сидят на ЭПР и работают. Не надо приводить сложные примеры, лучше б посоветовали штанины сшить и побегать. И нагляднее, и в глупую ситуацию попасть сложнее.
Crab Cakes, 09 ноября 2009 04:53 
Расскажите мне сказку. Какие усе умные я просто фигею. Одно слово, нанотехнологи.
Для особо способных объясняю как делают реальные сенсоры.
В толще гидрофобного полимера организуют ионообменные группы. Как не суть важно.
К полимерной цепочке припаивают кислотно-основной индикатор в просторечии именуемый dye,
Катионы из пробы дерутся с протонами за места в ионобменнике по принципу кто первым встал того и тапки.
Молекула ионного переносчика хватает катион (я использовал принцип катионных сенсоров, анионные работают по-другому)
и тащит его к ионообменнику. Родные мои, "пришивать" пробовали люди не чета вам.
Ставки высоки. Американские военные готовы платить любые деньги за систему
анализирующую воду в контурах реакторов подлодок на тему 10 в минус 9 моль на литр хлорида
или натрия. У них летят турбины за сотни миллионов долларов.
Не работает "пришитое", хоть вы ему песни пойте. Именно как зашитые штаны.
Мы это обсуждали сегодня за завтраком с Мартином Фрэнтом, тем самым придумавшим и сделавшим
фторид -селективный электрод, второй мире по распостранению химический сенсор.
---
Родные мои, "пришивать" пробовали люди не чета вам.
---

Исходя из данного высказывания, смею скромно предположить, что уровень "пришивальщиков" сильно ниже нашего
Это я уже понял.

Алексей, если проблема принципиально решаема, то её можно решить. А исходя из фрагментарной переписки здесь, я даже толком не понял, в чём она у Вас заключается.
Сергей Геннадьевич, 05 апреля 2010 17:19 
А из полиэтилена реально микросферы сделать?
Желательно, сшитые, чтоб в растворителях не
набухали.
Здравствуйте! Я не профессионал в данной сфере и могу лишь предаваться фантазиям. Может быть одна из них будет для Вас полезной и Вы сможете создать что-нибудь экстраординарное. Мой вопрос покажется Вам " не много странным ", но всё же хотелось бы затронуть тему микросфер и НЛО.
Недавно американцы создали самый маленький в мире лазер, его размер 44 нанометра, адрес сайта внизу.. Может быть Вы обращали внимание на кадры из документальных фильмов, где в некоторых эпизодах видно, как летающий объект мгновенно меняет скорость и направление движения. Вполне вероятно, что это подделки, но интересно, можно ли создать такой аппарат используя нанотехнологии?
Если провести аналогию, то можно сравнить изменение такого движения объекта с полётом мяча на футбольном поле, когда он меняет свою траекторию от соприкосновения с игроками и предметами, а можно ли вызывать такое изменение направления и скорости движения не внешними, а внутренними воздействиями?
Допустим, что мы создали корпус корабля, который имеет много слоёв, причём плотность этих слоёв уменьшается по направлению от центра аппарата, постепенно переходя на микросферический уровень, т.е. представьте себе металлические шарики одинаковой массы расположенные, один вне футбольного мяча, а другой внутри. Какой из них получит большее ускорение, про приложении одинакового усилия? Вполне вероятно, что тот, который расположен внутри, т.к. большая упругость у оболчки мяча, наполненого воздухом.Если мы сделаем " нанопаруса " со свойствами электромагнитнитного взаимодействия, которые имеют полярность и не позволяют соприкосаться между собой наночастицам, но удерживая их на определённом расстоянии друг от друга, так чтобы они могли амортизировать любые толчки, а также защищать корабль от взрывов, осколклв и снарядов, своей способностью гасить импульс любой мощности, за короткий промежуток времени и не разрушаясь, за счёт своей вязкой упругости. Так же допустим, что эти частицы имеют свойства зеркал и рабочего тела лазера,с размером лазера в несколько сот нанометров и расположенных ( лазеров такого размера по всей повехности сферы ),смогут ли они усиливать импульс передачи энергии света, от Солнца и звёзд, который ( импульс ) в конечном итоге будет воздействовать на слой наночастиц представляющих из себя сферический "парус" или, если позволите сравнить, то схожие с поверхностью мяча, вызывать деформацию нанослоёв, которые будут приводить к движению.
Как известно, при воздействии лазерного луча не происходит образования обратного импульса, как в ракетах при воздействии топлива на рабочую камеру, когда создаётся реактивное движение. Это можно проверить опытами, но если, к примеру основываясь на сюжетах из фильма о лазерах, из передачи " Наука 2.0 ", можно заметить, что при воздействии лазера на объекты, происходит передача импульса этим объектам, в примере из этой передачи-оболочке яйца и камням в мочеточниках, при водящих к их разрушению, в то время как сам лазер остаётся неподвижным. Можно ли, на этой основе сделать вывод, что лазеры опровергают один из основных постулатов физики Ньютона, в котором говорится, что :" Каждое действие имеет противодействие "? Означает ли это, что лазеры могут заменить реактивные двигатели, при правильной регулировке, вызывая не разрушение, а передвижение? Сможет ли импульс возникающий на определённой площади поверхности, воздействовать на " парус " вызывая общее передвижение аппарата? Могут ли частицы усиливать солнечный свет до такой степени,на определённой площади, что будет вызываться передвижение объекта? Сможет ли сверхсветовой импульс передаваться на " парус " разгоняя корабль до больших скоростей? Смогут ли частицы расположенные внутри гасить ударный импульс, чтобы энергия вызывающая передвижение не воздействовала на твёрдые и живые части объекта? И вообще, реально ли совместить энергию света, лазерные и нанотехнологии, для передвижения объектов? Возможно ли использовать энергию космических частиц и лучей, во всей этой структуре? И, возможно ли использование энергии космических частиц, при посредстве микросфер, для получения электроэнергии? Спасибо!
http://news....8/18/89827/

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Мезопористый оксид церия-циркония
Мезопористый оксид церия-циркония

Опубликованы задачи для школьников по физике
Обновлен раздел с условиями задач заочного тура для школьников по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология" XII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". Загружены задачи по физике.

Встреча с главным редактором журнала Nature Nanotechnology
23 ноября в 13.30 в аудитории 446 химического факультета состоится встреча с главным редактором журнала Nature Nanotechnology Dr. Fabio Pulizzi. Приглашаются все желающие.

Приглашаем всех на неделю науки МГУ!
С 27 по 30 ноября 2017 года на базе Химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова в рамках XII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям пройдет Неделя науки. Приглашаются школьники и их родители, студенты, аспиранты, молодые ученые, учителя и преподаватели. Для слушателей без пропуска МГУ необходима предварительная регистрация.

Вспомнить все (total recall). Часть 3. Методы исследований в нанотехнологиях (практика)
Коллектив авторов
В третьей части рассматриваются экспериментально - практические материалы, связанные с методами анализа продуктов нанотехнологий, в том числе стандартные аналитические, физико – химические и структурные методы анализа. Участники могут изучать отдельно данный курс или комбинировать его с двумя предыдущими.

Вспомнить все (total recall). Часть 2. Решение задач и проектная работа (образование и самоподготовка)
Коллектив авторов
Во второй части рассматриваются обзорные материалы материалы по нанотехнологическому образованию и проектной деятельности (Раздел А), текстовый и иллюстративный материал по образовательным и социальным аспектам с сфере нанотехнологий (Раздел Б), а также самый важный раздел для подготовки к Олимпиадам данной серии, содержащий сборники заданий и решений за 10 олимпиадных лет (Раздел В).

Вспомнить все (total recall). Часть 1. Наноматериалы и нанотехнологии (теоретические аспекты)
Коллектив авторов
В первой части рассматриваются теоретические материалы, сгруппированные по важнейшим темам (Раздел А), уровню сложности (Раздел Б), для свободного чтения по основным группам рубрикатора РОСНАНО (Раздел В), а также для прохождения викторин самоконтроля (Раздел Г).

Система практик ФНМ МГУ
А.Б.Тарасов, А.В.Кнотько, Е.А.Гудилин

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.