Реферат на тему наноэффекты в природе

Обновлено: 05.07.2024

Учёные раскрыли секрет липкости языка лягушек

Лягушки способны захватывать даже достаточно крупных насекомых при помощи длинного языка благодаря уникальному составу слюны, становящейся липкой на воздухе и растворяющейся внутри рта, говорится в статье, опубликованной в Journal of the Royal Society Interface. «На самом деле слюна лягушки имеет три режима работы. Когда язык касается насекомого, слюна остается почти такой же жидкой, как и …

Перелететь Атлантический океан: крошечная стрекоза установила рекорд дальности полётов

Крошечные размеры стрекозы Pantala flavescens не мешают ей быть рекордсменом по дальности полётов среди насекомых. Чемпиона установило новое исследование учёных из Ратгерского университета. По оценкам специалистов, уникальная стрекоза преодолевает больше 7000 километров и, вероятно, может и больше. Это ставит на второе место предыдущего рекордсмена по перелётам – бабочку-монарха, которая летает на расстояние чуть больше четырёх …

Лёгкие производят тромбоциты

Обнаружена новая функций лёгких. Они играют ключевую роль в производстве крови. Эксперимент над мышами показал, что лёгкие производят 10 млн тромбоцитов в час. Это полностью противоречит прежним убеждениям, что костный мозг производит все компоненты крови в нашем организме. В исследовании говорится, что лёгкие производят около 50% всех тромбоцитов в организме. Наш организм ещё остаётся непознанным. …

Нанотехнологии бактерий поражают воображение

Скорость, с которой передвигаются многие организмы, поражает воображение. И это касается не только птиц или насекомых, но и бактерий. То, что они, используя жгутики, плавают со средней скоростью около 25 мкм/с, ученым известно давно. Но среди них есть виды, которые могут развивать спринтерскую скорость – 100 и больше мкм/с. А это значит, что за столь …

Современные технологии не позволяют нам управлять цветом с такой точностью, как это могут делать птицы

Физики превратили крылья бабочки в датчик инфракрасного излучения

Всё продумано: наш мозг отфильтровывает звук биения сердца, чтобы мы могли наслаждаться тишиной

Человек обычно не слышит собственное сердцебиение из-за того, что мозг специально фильтрует воспринимаемые звуковые сигналы и удаляет звуки ударов сердца для повышения остроты восприятия окружающего мира, заявляют нейрофизиологи, опубликовавшие статью в Journal of Neuroscience. «Человек не видит и не слышит мир таким, каким он является в объективной реальности, – к примеру, наши глаза не работают как камера, и мозг показывает нам далеко не все, что попадает на сетчатку. Мозг …

Сверхсложные нанотехнологии функционирования глаза обеспечивают стабилизацию зрения при движении

Камуфляж хамелеонов построен на базе фотонных нанотехнологий

Биологи выяснили, что некоторые бактерии воспринимают свет по таким же принципам, что и глаза многоклеточных существ, фактически превращая все свое тело в миниатюрное подобие глаза человека и других животных. Ученые проанализировали то, как сине-зеленые бактерии ощущают свет и движутся к нему, и пришли к выводу, что эти микробы используют те же принципы для работы своего зрения, что и глаза многоклеточных существ, говорится …

Пингвины помогут разаботать материал против обледенения

Химики и физики из Китая и США раскрыли секрет сухости пингвинов — оказывается, что они защищены от обледенения и промокания особой структурой перьев, отталкивающей воду и не дающей ей прикрепиться к их поверхности. Пингвины всегда остаются сухими и никогда не покрываются льдом во время того, когда птица вылезает на льдину или сушу благодаря особой микроструктуре перьев, заставляющей воду скатиться до того, …

Физики: кожа гекконов поможет создавать вечно чистую одежду

Физики раскрыли секрет самоочищающейся кожи ящериц-гекконов, чьи уникальные свойства помогут инженерам создать защищенную от влаги и паров электронику, а модельерам — вечно сухую и чистую одежду, которую не нужно будет стирать. Кожа гекконов всегда остается первозданно чистой благодаря особой структуре их чешуек, на поверхности которых не может возникнуть тонкая пленка из воды, к которой и прилипают частицы грязи и пыли, заявляют …

Глаз чешуекрылых помог разработать новое антибликовое покрытие для гаджетов

Исследователи из международного Оптического общества представили новое антибликовое покрытие для гаджетов. Особенность разработки заключается в том, что учёным впервые удалось повторить сложное строение глаз чешуекрылых. Благодаря этому пользователь сможет чётко видеть изображение или текст на дисплее телефона или планшета даже при ярком солнечном свете. Поясним, что к чешуекрылым относятся известные всем насекомые – мотыльки, моли, бабочки. Глаза у этих насекомых фасеточного …

Тасманийская радужная птица (Pardalotus quadragintus), которая находится под угрозой исчезновения, не ждёт манны небесной, она добывают её сама. Это первая австралийская птица, которая сознательно способствует тому, чтобы деревья выделяли особое вещество — сладкую кристаллизованную жидкость. Этот способ пропитания не только позволяет прокормить птенцов, но и улучшить среду на благо другим тасманийским животным. Таковы данные исследования австралийских учёных, опубликованного в …

Микроскопические грибы, которые разлагают навоз травоядных животных, обладают способностью выстреливать свои споры на большое расстояние, сообщая им самое высокое ускорение какое только встречается в природе – оно в 180 тыс. раз превышает ускорение свободного падения. Ученые также уточнили механизм работы водяной пушки грибов, отмечая, что он работает примерно как струйный принтер, выбрасывающий капли чернил из …

Растения развиваются по тем же принципам, что и человеческий мозг

Учёные из Института Салька (Salk Institute) провели анализ математических закономерностей, регулирующих рост растений, и обнаружили, что по таким же правилам развивается, например, человеческий мозг. Результаты исследования, основанного на трёхмерном лазерном сканировании, намекают, что существует общий алгоритм роста ветвящихся структур в самых разных биологических системах. Сакет Навлаха (Saket Navlakha) и его коллеги обратили внимание на тот …

Глаза насекомых плюс редкий минерал: учёные разработали новые солнечные панели

Если внимательно осмотреться вокруг, можно заметить, как много гениальных технологий представлено в природе. Учёным остаётся лишь только их изучать и адаптировать свои открытия для практического применения. Например, насекомые помогают инженерам конструировать беспилотники, которые продолжают полёт даже после поломки. На сей раз уникальные глаза насекомых вдохновили учёных на создание особой антибликовой плёнки. Новое исследование команды из Стэнфордского …

У растений обнаружили аналог нервной системы (см. видео)

Лягушки умеют различать цвета в полной темноте

Лосось использует магнитный GPS-навигатор для поиска родного водоёма

Ученые наблюдали за лососевыми рыбами, пытаясь понять, как они запоминают и находят дорогу к той же самой реке, в которой они когда-то вылупились. Им удалось выяснить, что канадские лососи-нерки используют магнитную навигацию для поиска нерестилищ. «Юный лосось, уплывая из родной для них реки в океан, запоминает свойства магнитного поля в ее окрестностях. Эти данные выступают в качестве своеобразного географического ориентира, …

Электродвигатели бактерий

Мельчайшее животное с уникальной нервной системой

Крошечная оса Megaphragma mymaripenne не превышает 200 микрометров в длину и сравнима по размерам с амебой и инфузорией. При этом 95% нейронов осы лишены ядра (!), что не мешает ей вести обычный образ жизни насекомого. Нормальных, полноценных нервных клеток, в которых присутствует ядро, в ее ЦНС менее 400 штук (и менее 300 непосредственно в мозге). Для сравнения, …

Такого уровня сложности у вирусов и бактерий никто не ожидал!

Как лапы геккона помогают решать проблему космического мусора

Прямо сейчас более полумиллиона единиц космического мусора (в основном это фрагменты спутников и зондов) вращаются вокруг нашей планеты. Этот мусор представляет угрозу для спутников, космических аппаратов и космонавтов на борту этих транспортных средств. Учёные ищут самые разные способы избавления от космических загрязнений. Один из самых перспективных проектов стартовал ещё в 2014 году, когда совместными усилиями учёных …

Растения запоминают случаи засухи и включают гены для борьбы с ними

Растения способны запоминать, как часто за сезон происходят случаи засухи, и включают гены борьбы с недостатком воды сообразно количеству и периодичности безводных дней, которые они пережили до этого, заявляют американские биологи в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Растения способны запоминать, как часто за сезон происходят случаи засухи, и включают гены борьбы с недостатком воды …

Колонии бактерий функционируют как клетки головного мозга

Бабочки могут воспринимать невероятное количество цветов

Бабочки не имеют такого острого зрения как люди, но они превосходят нас по другим параметрам. Учёные установили, что бабочки из семейства парусников вида Graphium sarpendon, имеющие сине-зелёный узор, обладают большим полем зрения, лучше воспринимают быстродвижущиеся объекты и отличают ультрафиолет и поляризованный свет. Согласно новому исследованию японских учёных, такие бабочки воспринимают наибольшее количество цветов среди других насекомых. Каждый их …

Туннельный эффект основан на корпускулярно-волновом дуализме – двойственной природе элементарных частиц.
С помощью сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) в 1982 году впервые получили изображение поверхности золота, а затем и кремния с атомарным разрешением.

Рабочий орган СТМ – зонд – это токопроводящая металлическая игла. Зонд подводится к изучаемой поверхности на очень близкое расстояние (≈ 0,5 нм) и при подаче на зонд постоянного напряжения между ними возникает туннельный ток, который экспоненциально зависит от расстояния между зондом и образцом. Т.е. при увеличении расстояния на 0,1 нм туннельный ток уменьшается почти в 10 раз. Это обеспечивает высокую разрешающую способность микроскопа.
Механический манипулятор – обеспечивает перемещение зонда над поверхностью с точностью до тысячных долей нанометра.

В 1986 году созданы атомно-силовые микроскопы (АСМ). АСМ позволяет исследовать поверхности с атомной точностью, но не обязательно электропроводящие.
Работа АСМ основана на использовании сил межатомных связей. На малых расстояниях между атомами двух тел действуют силы отталкивания, а на больших – силы притяжения. Такие тела: исследуемая поверхность и скользящее над ней остриё. Зонд – алмазная игла.

НАНОЭФФЕКТЫ В ПРИРОДЕ
Геккон – безобидная красивая ящерка, обладающая уникальной способностью лазать где угодно и как угодно. Гекконы не только взбираются по отвесным стенам – они с такой же лёгкостью ходят по потолку или оконному стеклу.

Учёные не могли понять, каким образом геккон бегает по совершенно гладкому вертикальному стеклу, не падая и не соскальзывая, ведь у него на лапах нет ничего похожего на присоски, и не выделяется клейкая жидкость.
Разгадка была поразительной: при движении геккон использует законы молекулярной физики. Учёные изучили лапку геккона под микроскопом [2]. Выяснилось, что она покрыта мельчайшими волосками диаметр которых в 10 раз меньше диаметра человеческого волоса. На кончике каждого волоска находятся тысячи мельчайших подушечек размером двести миллионных долей см. Снизу подушечки прикрытии листочками ткани, а каждый листочек покрыт сотнями тысяч тонких волосообразных щетинок. А щетинки, в свои очередь, делятся на сотни лопатообразных кончиков, диаметр каждого из которых всего 200 нм.

Сотни миллионов этих волосков позволяют цепляться за малейшие неровности поверхности. Оказалось, здесь работают силы Ван-дер-Ваальса, или силы межмолекулярного взаимодействия. Теория Ван-дер-Ваальса основывается на квантовой механике. Молекулы веществ на малых расстояниях отталкиваются, а на больших – притягиваются (такой же принцип положен в основу АСМ).
Силы Ван-дер-Ваальса малы, но расположение волосков на пальчиках гекконов позволяет обеспечить достаточно большую поверхность взаимодействия, чтобы ящерица могла удержаться на потолке при помощи всего одного пальца своей пятипалой лапы или кончика хвоста.

Хотя нанотехнологию обычно описывают как недавнее изобретение человека, в природе вообще-то можно встретить полно архитектур наномасштаба. Они лежат в основе жизненно важных функций различных форм жизни, от бактерий до ягод, от ос до китов. Использование нанотехнологий в природе можно отследить до природных структур, существовавших 500 млн лет назад. Приведём только лишь пять источников вдохновения, которые учёные могли бы использовать для создания технологий нового поколения:

1. Структурные цвета

Окраска некоторых типов жуков и бабочек получается за счёт расположенных на необходимом расстоянии друг от друга наноскопических колонн. Они состоят из сахаров, например, хитозана, или белков, например, кератина; ширина щелей между колоннами подобрана так, чтобы свет имел определённый цвет или блеск.

Преимущество такой стратегии – устойчивость. Пигменты на свету отбеливаются, а структурные цвета остаются стабильными удивительно долгое время. В недавнем исследовании структурной окраски мраморных ягод цвета синий металлик участвовали экземпляры, собранные ещё в 1974 году, которые поддерживают свой цвет несмотря на то, что уже давно мертвы.

Сложная архитектура щелей на крыльях бабочки Thecla opisena.

Ещё одно преимущество состоит в том, что цвет можно менять, варьируя размер и форму щелей, или заполняя поры жидкостью или паром. Часто признаком наличия структурной окраски служит бросающееся в глаза изменение цвета образца после погружения его в воду. Некоторые структуры на крыльях настолько чувствительны к плотности воздуха в щелях, что цвет меняется и в ответ на изменения температуры.

2. Видимость на дальних расстояниях

Кроме простого отражения света под углом для создания видимости цвета, некоторые ультратонкие слои щелевых панелей полностью разворачивают попадающие на них лучи света. Такое отражение и блокирование одновременно приводит к появлению удивительных оптических эффектов – например, бабочки, крылья которой можно разглядеть с 800 м, или жуков с ярко-белыми чешуйками толщиной всего в 5 мкм. Эти структуры настолько впечатляющи, что они могут превосходить искусственно созданные предметы в 25 раз толще их.

3. Прилипание

Лапы геккона могут прочно связываться практически с любой твёрдой поверхностью за миллисекунды, и отрываться от неё без видимых усилий. Это прилипание имеет чисто физическую природу без химического взаимодействия лап с поверхностью.

Микро- и наноструктуры лап геккона

У лап геккона есть и другие удивительные способности. Они самоочищаются, сопротивляются слипанию и по умолчанию щетинки и лапки отделены друг от друга. Такие свойства привели к предположениям, что в будущем клеи, болты и заклёпки можно будет делать в едином процессе, нанеся кератин или похожий материал на разные опалубки.

4. Пористая прочность

Самая прочная форма любого твёрдого тела – единый кристалл, такой, как, алмазы, в котором атомы стоят в почти идеальном порядке с одного конца объекта для другого. Такие вещи, как стальные пруты, корпуса самолётов или обшивка автомобилей – это не кристаллы целиком, они поликристаллические, по структуре похожие на мозаику из частиц. Поэтому, в теории, прочность таких материалов можно улучшить, увеличив размер частиц, или же превратив всю структуру в единый кристалл.

Кристаллы бывают очень тяжёлыми, но у природы есть решение этой проблемы в виде наноструктурных пор. Итоговая структура, известная, как мезокристалл, представляет собой самый прочный вариант в своём весе. Позвоночники морских ежей и моллюски с перламутровыми раковинами имеют мезокристаллическую структуру. У этих существ очень лёгкие раковины, которые способны существовать на больших глубинах с высоким давлением.

Теоретически, мезокристаллические материалы можно изготавливать, хотя при существующих сегодня процессах для этого понадобились бы сложные манипуляции. Крохотные наночастицы нужно поворачивать до тех пор, пока они с атомной точностью не выровняются с другими частями растущих мезокристаллов, а ещё их необходимо выстраивать вокруг мягкой прослойки, чтобы в итоге получить пористую сеть.

5. Ориентирование бактерий

Однако поскольку кислород и сера весьма активно комбинируются с железом, производя магнетит, грегит и ещё 50 различных соединений, из которых магнитными оказывается совсем мало, для намеренного производства правильных магнетосомных цепочек требуются недюжинные навыки. Подобные трюки пока находятся за пределами наших возможностей, но в будущем в навигации, возможно, получится произвести революцию, если учёные научатся имитировать такие структуры.

Покорение природы человеком еще не закончилось. Во всяком случае, пока мы еще не захватили наномир и не установили в нем свои правила. Посмотрим, что это такое и какие возможности нам дает мир объектов, измеряемых нанометрами.

Размеры бактерий составляют в среднем 0,5–5 мкм (500–5000 нм). Вирусы, одни из главных врагов бактерий, еще меньше. Средний диаметр большинства изученных вирусов составляет 20–300 нм (0,02–0,3 мкм). А вот спираль ДНК имеет диаметр уже 1,8–2,3 нм. Считается, что самый маленький атом – это атом гелия, его радиус 32 пм (0,032 нм), а самый большой – цезия 225 пм (0,255 нм). В целом, нанообъектом будет считаться такой объект, размер которого хотя бы в одном измерении находится в нанодиапазоне (1–100 нм).

Можно ли увидеть наномир?

Конечно, все, о чем говорится, хочется увидеть своими глазами. Ну хотя бы в окуляр оптического микроскопа. Можно ли заглянуть в наномир? Обычным способом, как мы наблюдаем, например, микробов, нельзя. Почему? Потому что свет с некоторой долей условности можно назвать нановолнами. Длина волны фиолетового цвета, с которого начинается видимый диапазон, – 380–440 нм. Длина волны красного цвета – 620–740 нм. Длины волн видимого излучения составляют сотни нанометров. При этом разрешение обычных оптических микроскопов ограничивается дифракционным пределом Аббе примерно на уровне половины длины волны. Большинство интересующих нас объектов еще меньше.

Поэтому первым шагом на пути проникновения в наномир стало изобретение просвечивающего электронного микроскопа. Причем первый такой микроскоп был создан Максом Кноллем и Эрнстом Руска еще в 1931 году. В 1986 году за его изобретение была вручена Нобелевская премия по физике. Принцип работы такой же, как и у обычного оптического микроскопа. Только вместо света на интересующий объект направляется поток электронов, который фокусируется магнитными линзами. Если оптический микроскоп давал увеличение примерно в тысячу раз, то электронный уже в миллионы раз. Но у него есть и свои недостатки. Во-первых, это необходимость получить для работы достаточно тонкие образцы материалов. Они должны быть прозрачны в электронном пучке, поэтому их толщина варьируется в пределах 20–200 нм. Во-вторых, это то, что образец под воздействием пучков электронов может разлагаться и приходить в негодность.

Похожий принцип работы использует и другой микроскоп из класса сканирующих зондовых микроскопов – атомно-силовой. Здесь есть и игла-зонд, и аналогичный результат – графическое изображение рельефа поверхности. Но измеряется не величина тока, а силовое взаимодействие между поверхностью и зондом. В первую очередь подразумеваются силы Ван-дер-Ваальса, но также и упругие силы, капиллярные силы, силы адгезии и другие. В отличие от сканирующего туннельного микроскопа, который может применяться только для исследования металлов и полупроводников, атомно-силовой позволяет изучить и диэлектрики. Но это не единственное его преимущество. Он позволяет не только заглянуть в наномир, но и манипулировать атомами.

Наномашины

В природе на наноуровне, то есть на уровне атомов и молекул, происходит множество процессов. Мы можем, конечно, и сейчас оказывать влияние на то, как они протекают. Но делаем мы это практически вслепую. Наномашины – это адресный инструмент для работы в наномире, это устройства, позволяющие манипулировать одиночными атомами и молекулами. До недавнего времени только природа могла создавать их и управлять ими. Мы в шаге от того дня, когда тоже сможем делать это.

Что могут наномашины? Возьмем, к примеру, химию. Синтез химических соединений основан на том, что мы создаем необходимые условия для протекания химической реакции. В результате на выходе имеем некое вещество. В будущем химические соединения можно будет создать, условно говоря, механическим путем. Наномашины смогут соединять и разъединять отдельные атомы и молекулы. В результате будут образовываться химические связи или, наоборот, имеющиеся связи будут рваться. Наномашины-строители смогут создавать из атомов нужные нам молекулярные конструкции. Нанороботы-химики – синтезировать химические соединения. Это прорыв в создании материалов с заданными свойствами. Одновременно это прорыв в деле защиты окружающей среды. Несложно предположить, что наномашины – прекрасный инструмент для переработки отходов, которые в обычных условиях сложно поддаются утилизации. Тем более если говорить о наноматериалах. Ведь чем дальше заходит технический прогресс, тем сложнее окружающей среде справляться с его результатами. Слишком долго происходит разложение в природной среде новых материалов, придуманных человеком. Всем известно, как долго разлагаются выброшенные пластиковые пакеты – продукт предыдущей научно-технической революции. Что будет с наноматериалами, которые рано или поздно окажутся мусором? Их переработкой должны будут заняться те же наномашины.

Ученые давно уже говорят о механосинтезе. Это химический синтез, который осуществляется благодаря механическим системам. Его преимущество видится в том, что он позволит позиционировать реагирующие вещества с высокой степенью точности. Вот только пока не существует инструмента, который позволил бы эффективно осуществлять его. Конечно, такими инструментами могут выступать существующие сегодня атомно-силовые микроскопы. Да, они позволяют не только заглянуть в наномир, но и оперировать атомами. Но они как объекты макромира не лучшим образом подходят для массового применения технологии, чего нельзя сказать о наномашинах. В будущем на их основе будут создавать целые молекулярные конвейеры и нанофабрики.

Но уже сейчас имеются целые биологические нанофабрики. Они существуют в нас и во всех живых организмах. Вот поэтому от нанотехнологий ожидают прорывов в медицине, биотехнологиях и генетике. Создав искусственные наномашины и внедрив их в живые клетки, мы можем добиться впечатляющих результатов. Во-первых, наномашины могут быть использованы для адресной переноски лекарственных препаратов к нужному органу. Нам не придется принимать лекарство, понимая, что только часть его попадет к больному органу. Во-вторых, уже сейчас наномашины берут на себя функции редактирования генома. Технология CRISPR/Cas9, подсмотренная у природы, позволяет вносить изменения в геном как одноклеточных, так и высших организмов, и в том числе человека. Причем речь идет не только о редактировании генома эмбрионов, но и генома живых взрослых организмов. И займутся всем этим наномашины.

Нанорадио

Если наномашины – это наш инструмент в наномире, то ими как-то нужно управлять. Впрочем, и здесь что-то принципиально новое придумывать не придется. Один из наиболее вероятных способов управления – это радио. Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Учеными из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли во главе с Алексом Зеттлом создан радиоприемник из всего одной нанотрубки диаметром около 10 нм. Причем нанотрубка выступает одновременно в качестве антенны, селектора, усилителя и демодулятора. Принимать нанорадиоприемник может как FM, так и AM волны с частотой от 40 до 400 МГц. Использовать устройство, по словам разработчиков, можно не только для приема радиосигнала, но и для его передачи.

В качестве тестового сигнала послужила музыка Эрика Клэптона и группы Beach Boys. Ученые передали сигнал из одной части комнаты в другую, где находилось созданное ими радио. Как оказалось, качество сигнала было достаточно хорошим. Но, естественно, предназначение такого радиоприемника не прослушивание музыки. Радиоприемник может быть применен во множестве наноустройств. К примеру, в тех же нанороботах-доставщиках лекарств, которые будут пробираться к нужному органу по кровотоку.

Наноматериалы

Нульмерные (0D) – нанокластеры, нанокристаллы, нанодисперсии, квантовые точки. Ни одна из сторон 0D-наноматериала не выходит за пределы нанодиапазона. Это материалы, в которых наночастицы изолированы друг от друга. Первые сложные нульмерные структуры, полученные и применяемые на практике, – это фуллерены. Фуллерены – это сильнейшие антиоксиданты из известных на сегодняшний день. В фармакологии с ними связывают надежды на создание новых лекарств. Производные фуллеренов хорошо показывают себя в лечении ВИЧ. А при создании наномашин фуллерены могут быть использованы в качестве деталей. Наномашина с фулереновыми колесами на изображении выше.

Одномерные (1D) – нанотрубки, волокна и прутки. Их длина составляет от 100 нм до десятков микрометров, но диаметр укладывается в нанодиапазон. Самые известные одномерные материалы сегодня – это нанотрубки. Они обладают уникальными электрическими, оптическими, механическими и магнитными свойствами. В ближайшее время нанотрубки должны найти применение в молекулярной электронике, биомедицине, в создании новых сверхпрочных и сверхлегких композиционных материалов. Уже используются нанотрубки и в качестве игл в сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопах. Выше говорилось о создании на основе нанотрубок нанорадио. Ну и, конечно, на углеродные нанотрубки возлагается надежда как на материал для троса космического лифта.

Двумерные (2D) – пленки (покрытия) нанометровой толщины. Это всем известный графен – двумерная аллотропная модификация углерода (за графен вручена Нобелевская премия по физике за 2010 год). Менее известные общественности силицен – двумерная модификация кремния, фосфорен – фосфора, германен – германия. В прошлом году ученые создали борофен, который, в отличие от других двумерных материалов, получился не плоским, а гофрированным. Расположение атомов бора в виде гофрированной структуры обеспечивает уникальные свойства полученного наноматериала. Борофен претендует на лидерство по прочности на растяжение среди двумерных материалов.

Двумерные материалы должны найти применение в электронике, при создании фильтров для опреснения морской воды (графеновые мембраны) и создании солнечных батарей. Уже в ближайшее время графен может заменить окись индия – редкого и дорогого металла – при производстве сенсорных экранов.

Трехмерные (3D) наноматериалы – это порошки, волоконные, многослойные и поликристаллические материалы, в которых вышеперечисленные нульмерные, одномерные и двумерные наноматериалы являются структурными элементами. Плотно прилегая друг к другу, они образуют между собой поверхности раздела – интерфейсы.

Пройдет еще немного времени и нанотехнологии – технологии манипуляции наноразмерными объектами станут привычным явлением. Так же, как привычными стали технологии микроэлектроники, подарившие нам компьютеры, мобильные телефоны, спутники и многие другие атрибуты современной информационной эпохи. Но влияние нанотехнологий на жизнь будет куда шире. Нас ожидают изменения практически во всех сферах деятельности человека.

Читайте также: