Современные нанотехнологии предлагают пути получения новых синтетических материалов, расширяя тем самым функциональность устройств в химии, физике и биологии. Для быстрого получения больших площадей хорошо упорядоченных темплатов Detlev Gruetzmacher с коллегами предлагают использовать интерференционную литографию жестким ультрафиолетом (EUV-IL) на длине волны 13,5 нм. Было показано, что степень упорядочения полученной таким образом структуры и узость разброса размеров квантовых точек превосходит таковые для полученных на сегодняшний день структур.
Очередное применение для одностенных углеродных нанотрубок придумали исследователи из Нью-Йорка. Они создали биосенсор, способный определять присутствие аденовирусов в среде.
Для обнаружения пьезоэлектрических свойств нанонитей титаната бария к монокристаллу образца прикладывали прямое растягивающее напряжение. При периодическом изменении механического напряжения, генерируемого с помощью прецизионной аппаратуры, наблюдалось периодическая генерация электрического напряжения.
При увеличении чувствительности любого детектора конечная цель состоит в том, чтобы достичь "предела чувствительности", то есть научиться регистрировать отдельные кванты (заряда, излучения и т.д. – в зависимости от назначения детектора). Для химических датчиков таким квантом является одна молекула. Задача определения мизерной концентрации различных газов очень важна как для экологии, так и для промышленности, не говоря уж о борьбе с терроризмом и других приложениях в области обороны. Чувствительность современных твердотельных датчиков ограничена флуктуациями, обусловленными тепловым движением зарядов и дефектов, в результате чего уровень шума на много порядков превышает сигнал от отдельной молекулы. Но ученым из России (Институт микроэлектронных технологий, Черноголовка), Великобритании (University of Manchester) и Голландии (University of Nijmegen) все же удалось добиться предельного уровня разрешения.
Внутренние состояния нейтральных атомов, находящихся в узлах оптической решетки при температуре ~ 10 мкК, предполагается использовать в качестве логических состояний квантовых битов (кубитов) для проведения квантовых вычислений.
Синтез наноструктур, позволяющий контролировать морфологию, является важной задачей, поскольку их химические и физические свойства часто в существенной степени зависят от размера и формы таких структур. Одни из интересных объектов для такого синтеза – платиновые наночастицы, известные своей выдающейся каталитической активностью. G. Surendran и др. представили "мягкий" темплатный метод синтеза пористых платиновых наношариков, образующихся путем агрегации платиновых нанопрутьев.
Исследователи из Голландии предложили создать для каждой молекулы фермента персональный маленький реактор, проницаемый для субстратов, кофакторов и продуктов энзиматической реакции. Такой подход позволяет изучать свойства фермента на уровне индивидуальных молекул. В качестве нанореактора ученые решили использовать внутреннюю полость вирусного капсида.
Технология визуализации поверхности, известная как метод зонда Кельвина, в сочетании с методом dip-pen нанолитографии дает возможность успешного использования ДНК-наночипов.
Представлен трехступенчатый метод ковалентного осаждения молекул 5,10,15,20-тетракис(гидроксифенил)порфирина на подложку (100) кремния. Метод включает в себя модификацию поверхности кремния путем осаждения метилового эфира длинноцепочечной карбоновой кислоты, затем гидролиз эфира и, наконец, ковалентное присоединение тетракис(гидроксифенил)порфирина.
Группа ученых из Калифорнии, используя бактериофаг MS2 в качестве биомолекулярной основы, осуществила синтез наноразмерных контрастирующих агентов с высокой молекулярной релаксацией.
В настоящее время ведётся активный поиск материалов для солнечных батарей, которые в будущем могут стать основой энергетики. Используемые сейчас солнечные батареи на основе кремния достаточно дороги, а, следовательно, необходима замена столь же эффективными, сколько и недорогими солнечными батареями. Американская группа учёных из Northwestern University предложила использовать солнечные батареи на красителях с использованием нанотрубок из оксида цинка.
Несмотря на широкое развитие нанотехнологии, синтез наночастиц размером менее 10 нм все еще остается скорее искусством, особенно для семейства перовскитов. Однако недавно был представлен новый метод синтеза наночастиц титаната бария, благодаря которому удается синтезировать его частицы, не превосходящие по размерам 5 нм! Этот метод основан на использовании биомассы грибов. Метод, названный «био-помолом», получил развитие в применении к манганиту висмута, когда химически синтезированные частицы размером около 150-200 нм превращались в наночастицы размером менее 10 нм, сохраняя свою кристаллическую структуру и фазовый состав.
Исследователи из University of Wisconsin-Madison (США) смогли синтезировать замечательные структуры, состоящие из ветвистых нанопроволок PbS и PbSe, методом CVD.
Сенсорные нейроны были осаждены на нанонитях фосфида галлия, вертикально выращенных на поверхности GaP. Подложки, покрытые нитями длиной 2.5 микрон и шириной 50 нм, стимулировали адгезию клеток и вертикальный рост аксонов. Показано, что стабильность клеток на нанонитях выше, чем на планарной подложке.
Фоточувствительный материал, представляющий собой матрицу из оксида алюминия или полимера с раствором красителя в нанополостях, может быть использован в качестве эффективного носителя информации или оптического переключателя. Материал изменяет цвет при облучении ультрафиолетом.
Создание катодов на основе углеродных нанотрубок (УНТ) открыло новые возможности для разработки портативных источников рентгеновского излучения. Это связано со способностью УНТ, благодаря тому, что их длина значительно больше поперечных размеров, многократно усиливать напряженность электрического поля в окрестности наконечника, что позволяет создавать миниатюрные рентгеновские трубки, не прибегая к громоздким генераторам напряжения. Один из приборов подобного типа, создан недавно в Институте передовых технологий (Корея).
Занимаясь поиском лекарства от рака, Джон Канзиус решил попробовать опреснять воду. Опресняя воду, он обнаружил, что под действием радиоволн из соленой воды выделяется водород, который можно сжигать, получая температуру более 1600 градусов Цельсия. После того как Канзиус продемонстрировал миру свой аппарат, мнения разделились: одни считают, что ловкий мистификатор пытается продать вечный двигатель, другие - что наконец-то найдено альтернативное топливо.
Группа учённых из Университета города Гамбурга синтезировала суперпарамагнитные наночастицы феррита марганца и установила, что частицы, помещённые внутрь липидной мембраны, гораздо более контрастны на изображении, получаемом с помощью метода магнитного резонанса, чем наночастицы феррита марганца без какой либо модификации поверхности.
Ученые из Брауновского Университета (Brown University) во главе с Томасом Вебстером (Thomas Webster) покрыли поверхность титана углеродными нанотрубками. Этот материал может сильно повысить процент успешных имплантаций.
Исследования японских ученых показывают, что двухслойные мембраны, образованные водорастворимыми производными фуллеренов, обладает свойствами, кардинально отличающимися от свойств обычных липидных двухслойных мембран, как, например, клеточных.
Системы нейтральных атомов, охлажденных до низких температур и находящихся в узлах оптической решетки (которая образуется при интерференции лазерных пучков), считаются перспективными кандидатами для хранения квантовой информации из-за их очень слабого взаимодействия с внешним окружением и, следовательно, большого времени декогерентизации.
Для изучения динамики нанообъектов в режиме реального времени необходимо сочетание строго синхронизированных ультракоротких импульсов излучения с очень высоким пространственным разрешением.
Группа сотрудников Исследовательского Центра Тулузы (Франция)обнаружили существенную зависимость характера пропускания микроволнового излучения материала, содержащего двухслойные нанотрубки, от содержания примесей в атмосфере.
Еще со школьной скамьи мы знаем, что пространственное разрешение любого оптического метода ограничено дифракцией. Для видимого света, который и дарит нам привычную гамму цветов, предел разрешения составляет около 200 нм. Это та граница на шкале размеров, которая, словно река Лета, отделяет макро- и микромир ярких красок, от бесцветного наномира, в котором само понятие естественного спектра, казалось бы, теряет смысл. Так было раньше, но развитие современных методов исследования позволило шагнуть далеко за предел дифракции. Сегодня оптические свойства вещества в видимом диапазоне длин волн можно изучать с пространственным разрешением в десятки нанометров. Рассмотрим только два подхода, которые стали возможны благодаря развитию сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ).
Как сообщает BBC News, Фонд Фреда Кавли (Fred Kavli), Норвежская академия наук и министерство образования Норвегии учредили три новых научных премии. Премии Кавли размером 1 млн. долларов каждая будут присуждаться раз в два года в области астрофизики, нанотехнологий и нейронаук.
Человечество во все времена стремилось улучшить условия своего существования. Для этого в первобытном обществе люди использовали различные орудия труда, несколько позже они приручили диких животных, которые стали приносить пользу человеческому сообществу. Шли годы, менялся мир, менялись люди и их потребности. Теперь большинство из нас уже не может представить себе жизнь без современных благ цивилизации, достижений науки, техники, медицины. Следующим шагом в этом развитии станет освоение нанотехнологий, в частности, систем очень малого размера, способных выполнять команды людей. В фантастических произведениях Станислава Лема особые «кирпичики» («шустры») формировали всю окружающую городского человека среду, которая запрещала ему навредить себе и окружающим, недаром она называлась умным, «ошустренным» слоем обитания цивилизации.
Ученым, похоже, удалось разрешить одну из долгоживущих загадок катализа – почему каталитическая активность золота резко возрастает при уменьшении размеров частиц ниже 5 нм, в то время как у платины всё наоборот.
Ученые из Georgia Institute of Technology разработали новую нанолитографическую методику, которая отличается большой скоростью, а также может быть выполнена во многих средах, включая воздух и различные жидкости.
Недавно в одной из лабораторий Шанхая (Китай) благодаря хорошему химическому сопряжению при содержании углеродных нанотрубок в полимере менее одной десятой процента было получено почти двукратное увеличение прочности ряда полимерных материалов.
Простой и дешевый способ изготовления нанопроволочных покрытий был разработан в University of Arkansas (США). Методика позволяет создавать покрытия для стентов, а также протезов костей и зубов. Стерилизация материала может быть легко осуществлена при облучении ультрафиолетом или обработке спиртом.
Изобретены наномагитные губки для очистки древних фресок, картин и скульптур. Технология позволяет с максимальной на сегодняшний день эффективностью очищать от наслоений произведения искусства, утверждает команда итальянских реставраторов.
Исследователи из Университета Пекина показали, что лампы накаливания на основе нити из углеродных нанотрубок во многих отношениях превосходят стандартные лампы на основе вольфрамовых нитей и могут послужить повышению конкурентоспособности ламп рассматриваемого класса.
Учёные из IBM разработали процесс печати детализированных растровых изображений, использующий чернила с наночастицами. Этот процесс позволяет сохранить каталитические и оптические свойства наночастиц.
3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.
Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".
Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.
Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!
Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!
В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!
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.
