Нанотехнологии. Возникновение и развитие нанотехнологий презентация

Нанотехнологии

История возникновения и развитие нанотехнологий Часть I

Введение

Направления нанотехнологии

Краткая историческая справка 1931 г. – Кнолл и Руска создали электронный микроскоп, который в первые позволил исследовать нанообъекты; 1959 г. – Р. Фейнман научно доказал, что с точки зрения фундаментальных законов физики нет никаких препятствий к тому, чтобы создавать вещи прямо из атомов; 1968 г. – А. Чо, Д. Артур из компании BELL, разработали теоретические основы нанообработки поверхности; 1974 г. – Н. Танигучи ввел в научный оборот слово «нанотехника», предложив называть так объекты размером менее 1 микрона; 1981 г. – Г. Биннинг, Г. Рорер создали сканирующий тунельный микроскоп – прибор, позволяющий осуществляющий воздействие на вещество на атомарном уровне.

Фуллерены и нанотрубки Часть II

Фуллерены Фуллерены, как новая форма существования углерода в природе наряду с давно известными алмазом и графитом, были открыты в 1985 г. при попытках астрофизиков объяснить спектры межзвездной пыли. Оказалось, что новая молекула C60 состоит из 60 атомов углерода, расположенных на сфере (диаметр ≈ 1 nm) с высокой степенью симметрии и напоминает футбольный мяч Атомы углерода образуют 12 правильных пятиугольников и 20 правильных шестиугольников в соответствии с теоремой Л. Эйлера. Молекула названа в честь архитектора Р. Фуллера, построившего дом из пятиугольников и шестиугольников. Первоначально, C60 получали в небольших количествах, а затем, в 1990 г., была открыта технология крупномасштабного производства.

Нанотрубки В 1991 году профессор С. Иидзима обнаружил длинные углеродные цилиндры, получившие название нанотрубок. Нанотрубка – это молекула из более миллиона атомов углерода, представляющая собой трубку с диаметром около нанометра и длиной несколько десятков микрон. Они в 50-100 раз прочнее стали и имеют в 6 раз меньшую плотность! Модуль Юнга – уровень сопротивления материала деформации – у нанотрубок в двое выше, чем у обычных углеродных волокон. То есть трубки не только прочные, но и гибкие. Под действием механических напряжений, превышающие критические, трубки не ломаются и не рвутся, а перестраиваются. В зависимости от конкретной схемы сворачивания графитовой плоскости (хиральности), нанотрубки могут быть как проводниками, так и полупроводниками.

Наноэлектроника Часть III

Применение нанотехнологий в различных сферах Часть IV

Молекулярные шестерни и насосы. Модели наноустройств предложены K. E. Drexler и R. Merkle из IMM (Institute for Molecular Manufactoring, Palo Alto). Валами шестеренок в нанокоробке передач являются углеродные нанотрубки, а зубцами служат молекулы бензола. Характерные частоты вращения шестеренок составляют несколько десятков гигагерц. Устройства работают либо в глубоком вакууме, либо в инертной среде при комнатной температуре. Инертные газы используются для охлаждения устройства. Молекулярные шестерни и насосы. Модели наноустройств предложены K. E. Drexler и R. Merkle из IMM (Institute for Molecular Manufactoring, Palo Alto). Валами шестеренок в нанокоробке передач являются углеродные нанотрубки, а зубцами служат молекулы бензола. Характерные частоты вращения шестеренок составляют несколько десятков гигагерц. Устройства работают либо в глубоком вакууме, либо в инертной среде при комнатной температуре. Инертные газы используются для охлаждения устройства. Алмазная память для компьютеров. Модель высокоплотной памяти разработана Ch. Bauschlicher и R. Merkle из NASA. Схема устройства проста и состоит из зонда и алмазной поверхности. Зонд представляет собой углеродную нанотрубку, заканчивающуюся полусферой C60, к которой крепится молекула C5H5N. Алмазная поверхность покрывается монослоем атомов водорода. Некоторые атомы водорода замещаются атомами фтора. При сканировании зонда вдоль алмазной поверхности, покрытой монослоем адсорбата, молекула C5H5N, согласно квантовым моделям, .способна. отличить адсорбированный атом фтора от адсорбированного атома водорода. Поскольку на одном квадратном сантиметре поверхности помещается ≈ 1015 атомов, то плотность записи достигает ≈ 10^5 GB/cm2.

Суспензии металлических наночастиц (обычно железа или его сплавов) размером от 30 нм используют как присадки к моторным маслам для восстановления изношенных деталей автомобильных и других двигателей непосредственно в процессе работы. Суспензии металлических наночастиц (обычно железа или его сплавов) размером от 30 нм используют как присадки к моторным маслам для восстановления изношенных деталей автомобильных и других двигателей непосредственно в процессе работы. квантовые точки и нанопроволоки

Список литературы М. Рыбалкина, «Нанотехнологии для всех. Большое в малом», 2005// http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=Pagesetter&func=viewpub&tid=3&pid=170 Г. Г. Еленин. НАНОТЕХНОЛОГИИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАТЕМАТИКА - МГУ им. М. В. Ломоносова J. Han, A. Globus, R. Jaffe, G.Deardorff. Nanotechnology, 1997 А. ГУСЕВ. Нанотехнологии и наноматериаллы. Елецкий А.В. .Углеродные нанотрубки//УФН, т.167(9), с.945, 1997 Лозовик Ю.В., Попов А.М. Образование и рост углеродных наноструктур – фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов//УФН, т. 167 (7), с. 151, 1997/

Презентация Топалова В.В. Группа 4243-1. Прикладная физика. 3 курс…