Викторины

I. Лабиринт
(кликните левой кнопкой "мыши" на картинку один раз, чтобы увеличить или сохранить на диск правой кнопкой "мыши")

Вы видите перед собой лабиринт, по которому раскидана лабораторная посуда и ... реактивы (или минералы, все предметы имеют порядковый номер и обозначены ниже). Гном с тележкой в центре лабиринта должен пройти правильным путем через лабиринт к одному из правильных выходов и собрать при этом в свою тележку такие реактивы или минералы и такую лабораторную посуду, чтобы с использованием всего собранного приготовить цветную жидкость, содержащую наночастицы В лабиринте нельзя проходить по одному и тому же месту более одного раза. Предметы можно брать, а можно не брать, но необходимо использовать полностью всю собранную посуду и материалы для химических превращений, и только их (окружающий воздух "реактивом" не считается, предметы, которые изначально были у гномов, использовать нельзя, разве что тележку, в которую все будет сложено). Ничего лишнего и ничего дополнительного! Жестокие воздействия (очень высокие температуры, автоклавы, плазму и пр. использовать нельзя. Только то, что Вы САМИ могли бы сделать в школьной лаборатории)

Обозначения предметов: 1. свинец, 2. сера, 3. ступка, 4. чистая вода, 5. колба, 6. медь самородная (но чистая :-) ), 7. едкий натр, 8. соляная кислота, 9. фарфоровый шпатель, 10. опять просто пустая колба, 11. самородная платина (и только платина), 12. еще одна колба, 13. едкое кали, 14. весы, 15. хлорид олова (II), 16. снова колба, снова пустая и снова чистая, 17. слитки золота наивысшей пробы, 18. азотная кислота, 19. мерный цилиндр, мензурка, 20. слитки серебра наивысшей пробы, 21. чистый мел, 22. олеум.

К какому гному и по какому пути нужно идти?

Где эти наночастицы могут быть использованы на практике (по крайней мере, по предположениям, высказываемым во многих научных публикациях) ?

II. Удивительные лапки

“Длина его составляет от 8 до 30 см. Голова довольно широка и сильно сплющена, глаза без век со щелевидным зрачком, шея коротка, тело толстое и сплющенное, хвост умеренной длины, по большей части весьма ломкий. Тело покрыто мелкими бугорчатыми и зернистыми чешуйками. Водятся в теплых странах Старого и Нового света”. Речь идет о гекконе – безобидной красивой ящерке, давно привлекающей внимание ученых своей уникальной способностью лазать как угодно и где угодно. Гекконы не только взбираются по отвесным стенам - они с такой же легкостью ходят по потолку или оконному стеклу. Долгое время ученые не могли понять, каким образом геккон бегает по совершенно гладкому вертикальному стеклу, не падая и не соскальзывая. Было предпринято много попыток объяснить этот природный феномен. Сначала полагали, что весь секрет в уникальных присосках, которыми снабжены лапки животного. Но выяснилось, что на лапах геккона нет ничего, похожего на присоски, которые обеспечивали бы ящерице хорошее сцепление.
Не оправдалось и предположение, что геккон бегает по стеклу, приклеиваясь к его поверхности клейкой жидкостью, подобно тому, как держится на разных предметах улитка. В случае клейкой жидкости на стекле оставались бы следы от его лап; кроме того, никаких желез, способных выделять такую жидкость, на лапах геккона не обнаружено.
Разгадка этого явления буквально поразила общественность: ведь при движении геккончик использует законы молекулярной физики! Ученые внимательно изучили лапку геккона под микроскопом. Выяснилось, что она покрыта мельчайшими волосками, диаметр которых в десять раз меньше, чем диаметр человеческого волоса. На кончике каждого волоска находятся тысячи мельчайших подушечек размером всего двести миллионных долей сантиметра. Снизу подушечки прикрыты листочками ткани, и при большом увеличении видно, что каждый листочек покрыт сотнями тысяч тонких волосообразных щетинок. А щетинки, в свою очередь, делятся на сотни лопатообразных кончиков, диаметр каждого из которых всего 200 нм!
Сотни миллионов этих волосков позволяют цепляться за малейшие неровности поверхности. Даже совершенно гладкое, на наш взгляд, стекло дает гекконам достаточно возможностей зацепиться.

Какие силы задействованы в "прилипании" геккона?

С обездвиживанием (в процессе путешествия) какого из ниже перечисленных известных литературных героев можно было бы сравнить эффект "приклеивания" геккона к "гладкой" поверхности (этот эффект действительно бытует в научной литературе, но в применении к так называемым супрамолекулярным соединениям).

III. «Божественный свет»

C развитием нанотехнологий обычные материалы приобретают новые свойства. Туристов, посещающих Рим, наряду с известнейшими старинными памятниками архитектуры привлекает необычное здание в духе постмодернизма – церковь Dives in Misericordia («Щедрый в милосердии»). Это ослепительно белое сооружение из сборного железобетона и стекла состоит из трех изогнутых конструкций, напоминающих раковины или лепестки цветка (см. рисунок). Здание как будто светится и остается идеально белым.

Частицы какого вещества позволяют добиться таких уникальные характеристик "вечной чистоты"?

IV. «Спичечные домики»

Один из мощных приемов нанотехнологий является создание различных молекулярных форм. Они во многом предопределяют свойства получаемых с их использованием материалов, а иногда и уникальные, непредсказуемые характеристики. Посмотрите внимательно на рисунок, на котором очень схематично изображен класс очень важных молекул, широко использующихся в нанотехнологиях.

Что это за класс молекул?)

Как называются образования, сформированные этими «спичками»?

V. Углеродный скелет Кащея Бессмертного

Расскажу я вам деточки сказку, но уже на нынешний лад…
Жил да был Кащей, по прозванью Бессмертный.
Когда-то давным-давно он был великим учёным, чародеем и искуссником. И так много у него было дел славных, что решили злодеи его погубить. Коварно решили они затравить Кащея. Прознали они, что со времён ученичества своего полюбил Кащей молоко свежее и начали в то молоко яд подсыпать. И начал Кащеюшка болеть да чахнуть. Пьёт он молоко своё, да оно не помогает ему, а только хуже делает.

Кинул он в сердцах свой кубок серебряный с остатками молока в огонь да увидел, что пламя малиновым стало. Тогда Кащей взял молоко, да выделил из него яд коварный. (Яд состоял из двух элементов, массовая доля одного из них была равна 55,35%.)

Понял Кащей, что его изжить хотят, осерчал. Да заболел сильно, ни меч-кладенец не поднять, ни доспехов не надеть. И много яду было в теле Кащеевом, не извести его было.
Тогда Кащей придумал, как косточки свои целиком заменить на нанотрубки углеродные, стеклоуглеродом срощенные. Долго Кащей косточки свои делал, а затем закрылся в замке и приказал своему помощнику операцию проводить, чтобы косточки свои больные поправить. Сделал помощник операцию, и стал у Кащея углеродный скелет, да только исхудал Кащей сильно – косточки местами аж наружу торчат. И сказал Кащей злодеям, что накажет он их. А злодеи прибежали к Барабасу, злобному, жадному и коварному чародею, и стали у него защиты просить. А Барабасу злому и надо только: Кащея изжить да денег загрести. Поставил он злодеям на ворота в замке сигнализацию хитрую, на рентгене основанную. Говорит: ни птица к вам не залетит, ни зверь не забежит – всех увидите. Даже шапка-невидимка не укроет. Прознал про то Кащей и говорит: пройду я, а вы и знать не будете. Тогда Барабас сделал злодеям машину, что молнии бросает. А Кащей и говорит: пройду я и не остановит меня машина ваша. Тогда Барабас говорит: вот возьму я дубину большую, да сам тебя загублю. Осерчал Кащей, да на злодеев пошёл. И прошёл он сквозь сигнализацию, и сквозь молнии, да встретил Барабаса. Заревел Барабас дурным голосом и начал дубиной махать. А Кащей худой да шустрый стал – не может в него Барабас попасть, а коли зацепит, то Кащей смеётся только: совсем ты, Барабас, захирел, нету у тебя силушки. Замаялся Барабас, испугался, бросил дубину и побежал из замка злодейского. Да забыл он про машину свою, что молнии кидает. Бросила машина молнию, Барабас и лопнул. А Кащей дальше пошёл, злодеев наказывать. Да испугались злодеи, по подземному ходу сбежали из замка, а потом и со страны той. Не нашёл злодеев Кащей, разрушил замок их, да назад к себе пошёл. А злодеи как прознали, что Кащей Барабаса сгубил, так и прозвали его Бессмертным.

Каким ядом злодеи травили Кащея (найдите его среди списка показанного ниже ?

Как получить углеродные нанотрубки?

Почему Кащей мог пройти через "рентген" незамеченным?

Почему электрическая машина Барабаса не была опасна для Кащея?

Почему удары дубины Барабаса не особо вредили Кощею?

VI. Просвечивающая электронная микроскопия

(ВНИМАНИЕ, ОБЯЗАТЕЛЬНО КЛИКНИТЕ ОДИН РАЗ НА ФОТОГРАФИЮ "МЫШКОЙ", чтобы рассмотреть ее внимательно при максимальном увеличении, иначе Вы можете пропустить важные детали!)

Одним из важных классов материалов, которые позволяют творить чудеса в химической промышленности, традиционно являются твердые вещества, которые ускоряют скорости прямой и обратной реакции, они называются катализаторами (гетерогенными катализаторами). При изучении катализаторов и других наноматериалов одним из главных инструментов служит просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ). Взгляните на картинки, сделанные с помощью ПЭМ. Попробуйте найти и определить на картинках какие-нибудь характерные элементы.

Что вы видите?

Определите характерный размер изображенных элементов.

Что означают мелкие полоски, которые вы видите на фотографии?

Каталитическая активность катализатора в расчете на моль резко возрастает при уменьшении кристаллика катализатора до наноразмеров, потому что, как правило, возрастает количество каталитически активных центров, которые контактируют с реагирующими веществами, подходящими извне к катализатору.

Например, пусть катализатор А образует кубические кристаллы. Во сколько раз возрастает скорость реакции при уменьшении ребра куба кристалла такого катализатора от 100 нм до 10 нм (2 балла)?

Сколько кубических нанокристаллов А с ребром 100 нм можно составить из одного моля А, если молекулярная масса А равен 58 граммам, а плотность – 2г/см3 ? (3 балла)

VII. Квантовые точки - всем на Земле!

По данным на 2010 год на Земле проживало 6,8 млрд. человек. Все люди на Земле любят красивые вещи, а одни из самых красивых вещей - квантовые точки, которые при одном и том же составе при возбуждении светятся разным цветом в зависимости от их размера.

Что такое квантовая точка?

(для работы с графиком ОБЯЗАТЕЛЬНО кликните на него 1 раз "мышкой", чтобы максимально увеличить и потом тщательно работать с масштабной шкалой, осями абсцисс и ординат)

На врезке основного графика из реальной научной статьи справа вверху (то есть на маленьком графике) показано, что зависимости интенсивности свечения (ось ординат) от длины волны излучения (ось абсцисс, англ. "wavelength") имеют острые максимумы, причем положение этих максимумов зависит как раз от размера квантовых точек, который поэтому определяет цвет сечения. На основном графике для квантовых точек разных составов четко показаны зависимости диаметра квантовых точек (обозначено как "Qdot diameter (nm)") от наблюдаемой длины волны свечения (обозначено как "Emission wavelength").

Пусть в эксперименте квантовые точки теллурида кадмия CdTe были синтезированы при пропускании 1 л теллуроводорода через хлорид кадмия. Точки с выходом 100% успешно получились, причем одного и того же размера, и имели поэтому узкий спектр люминесценции, максимум пика которого пришелся на ~ 680 нм (красный цвет). Квантовые точки имеют все сферическую форму и плотность 5,85 г/см3.

. Определите, сколько квантовых точек получит каждый человек на Земле, если синтезированные в эксперименте квантовые точки раздать всем поровну. При работе с графиком диаметр квантовой точки округлить до целого значения.

VIII. Не поделили...

Пыльца представляет из себя тончайший порошок размером до 100 нм, который бывает окрашен в разные цвета - от ослепительно-белого до густого черного в зависимости от вида растения. Собирая пыльцу, пчёлы смачивают ее нектаром и слюной, скатывают в шарики диаметром около 1мм и приторачивают к задним лапкам, прилетают в улей с двумя шариками на ногах.
Две пчелки скатали и поделили между собой 39 шариков пыльцы. Число шариков, доставшихся любой из них, меньше удвоенного числа шариков, доставшейся другой. Квадрат трети числа шариков пыльцы, доставшейся второй, меньше числа шариков доставшейся первой.

Сколько шариков пыльцы досталось каждой пчелке?

IX. Нанорикши

Рикши - это и развлечение, и вид транспорта, и профессия. Так, и по "нано-дорогам" туда и сюда снуют и везут свой груз нанорикши.

Назовите описываемый клеточный процесс.

Что это за нано-дороги?

. Что это за рикши, какие у них имена и чем они принципиально различаются ?

Какие грузы могут перевозить рикши?

На чем работают "нанорикши"? (1 балл)