некоторые иллюстрации к курсу

Нанотехнологии: место среди других наук
волос
пылевой
клещ
человек
Биология
НАНОТЕХНОЛОГИИ
Химия, атомная и
ядерная физика
атомы
континент
Социальные
науки
Земля
Геология
планеты
Астрономия
клетка
Как заставить наномир работать на нас
Р. Фейнман (1959)
Лекция «Там внизу
полно места»
Там, внизу, полно места !!!
Р. Фейнман (1959)
Ричард Фейнман предсказал появление нанотехнологий ещё в 1959 году, выступая с
лекцией «Там, внизу, полно места!» в Калифорнийском технологическом институте. На
фото слева Р. Фейнман рассматривает с помощью микроскопа сделанный микромотор,
размером 380 мкм, показанный на рисунке справа. Вверху на рисунке справа показана
головка булавки. Взято из фотоархива Калифорнийского технологического института
Машины созидания: грядущая эра нанотехнологии
Эрик Дрекслер – автор книги «Машины
созидания: грядущая эра нанотехнологии»,
ставший первым классиком нанотехнологии
Анимация работы редуктора из 15342 атомов
Чтобы собирать наномашины, необходимо:
1) научиться работать с одиночными атомами – брать их и ставить на нужное место.
2) разработать сборщики – наноустройства, которые могли бы работать с одиночными
атомами.
(3) разработать устройства, которые бы изготовляли наносборщики, т.к. их придётся
изготовить очень и очень много.
Атомный силовой микроскоп
Остриё шипа и принцип работы сканирующего зондового микроскопа Пунктиром показан ход луча лазера.
Туннельный сканирующий микроскоп
На фотографии точная копия первого сканирующего
туннельного микроскопа Биннига и Рорера
(оригинал не сохранился). Фотография любезно
предоставлена для нашего музея Г. Биннигом
Игла сканирующего туннельного микроскопа, находящаяся
на постоянном расстоянии (см. стрелки) над слоями атомов
исследуемой поверхности
Сканирующие микрофотографии
Сканирующие микрофотографии
платиновых электродов для
Топливных элементов
Новый сложный композит, разработанный в Fujitsu
Laboratories, – это первый в мире композит,
состоящий из двумерных (графен) и одномерных
(нанотрубки) элементов, расположенных взаимно
перпендикулярно. Электронномикроскопическое
изображение поперечного сечения нового
углеродного нанокомпозита (a) и графеновой
«многослойки» (b)
Сложенное из 35 атомов ксенона на пластинке из никеля
название компании IBM, сделанное сотрудниками этой
компании с помощью сканирующей зондового микроскопа в
1990 году
Слева
–
кантилевер
(серый)
сканирующего зондового микроскопа над
металлической пластинкой. Справа –
увеличенное
изображение
области
(обведена белым на рисунке слева) под
зондом
кантилевера,
на
которой
схематически показаны молекулы тиола
с серыми углеводородными хвостами,
выстраивающимися в монослой у
кончика зонда.
Лазерный пинцет
Слева – луч лазера падающий сверху на линзу, фокусируется внутри капли. При этом на каждую частицу, находящуюся
в воде, действуют силы (оранжевые стрелки), результирующая которых (зелёная стрелка) всегда направлена к фокусу.
Справа - сложенные с помощью лазерного пинцета различные узоры из гелевых наночастиц.
установка «лазерный пинцет».
Лазерный пинцет
Для «захвата» коллоидной частицы оптический пинцет использует сильно фокусированный лазерный пучок.
Градиент интенсивности излучения затягивает частицу в область перетяжки пучка, тогда как давление света
выталкивает ее по направлению оптической оси. Когда градиентная сила доминирует – частица «поймана» в
области точки фокуса; в противном случае частица движется вдоль оптической оси.
Почему «нанотехнологии» - это интересно?
бактериофаг
Частица Au, окружённая
более мелкими
Вирус
гриппа
Мозаика из 1 нм С60
Почему «нанотехнологии» - это интересно?
При уменьшении объектов до НАНОразмеров их свойства
изменяются:
--- цвет зависит от размеров
--- прочность увеличивается в десятки раз
--- температура плавления падает на сотни градусов
--- реакционная способность веществ растёт
--- появляется способность к самосборке и
--- ????
Наночастицы меняют свой цвет
Богданов К.Ю., 13/08/07
Наночастицы меняют свой цвет
Богданов К.Ю., 13/08/07
Образование
квантовой
точки
при
внесении GaAs (зелёный овал) в ямку
прямоугольной формы в AlAs. Внизу потенциальная
яма
с
двумя
энергетическими уровнями Е0 и Е1,
переход между которыми соответствует
жёлтому кванту света.
Объёмное
изображение
квантовой
точки,
представляющей собой пирамидку их атомов германия,
спонтанно образовавшуюся на кремниевой подложке.
Зависимость цвета, которым
светятся квантовые точки, от
их размера.
Самосборка квантовой точки (слева направо), происходящая при реакции ионов кадмия
(фиолетовые шарики) и селена (зелёные) в присутствии органических молекул (красные с
голубыми хвостиками).
Схематическое изображение (слева вверху) квантовой точки (QD), к которой пришиты
молекулы, способные прилипать только к поверхности определённого состава. Внизу показана
суспензия квантовых точек разного диаметра.
Раскрашивание разных внутриклеточных структур в разные цвета с помощью квантовых
точек. Красное – ядро; зелёные – микротрубочки; жёлтый – аппарат Гольджи
Нанотрубки
схематическое изображение
однослойной углеродной нанотрубки;
двухслойная, прямая и спиральная
нанотрубки.
Из эпоксидной смолы, содержащей
беспорядочно ориентированные нанотрубки,
выдувают пузырь (верх), застывая в плёнке
которого, они ориентируются параллельно друг
другу в вертикальном направлении (низ)
Наночастицы и нанотрубки – мощные катализаторы
Богданов К.Ю., 13/08/07
Бумага из нанотрубок
Сканирующие электронные микрофотографии
Бумага из нанотрубок
Бумага из нанотрубок
Американская компания Nanocomp Technologies сделала из всем известных углеродных нанотрубок самый большой в мире
лист. Таким нестандартным образом она, видимо, решила продемонстрировать свои возможности и мощности.
Угольный коврик в длину имеет размер 185, а в ширину 92 сантиметра, то есть в листе примерно 1017 нанотрубочек. И это
действительно абсолютный рекорд!
Слева – получение кремниевой нанопроволоки (розовая) методом эпитаксии с помощью золотой
наночастицы в атмосфере SiH4.
Сборка дендримера из ветвистой молекулы Z-X-Z (верх) и различные виды дендримеров (внизу)
Дендример, к внешней оболочке которого прикреплены молекулы фолиевой кислоты
(фиолетовые), прилипает только к раковым клеткам. Светящиеся молекулы флюоресцеина
(зелёные) позволяют обнаружить эти клетки, молекулы метотрексата (красные) убивают
раковые клетки. Это даёт возможность избирательно убивать только раковые клетки.