ISBN 978-5-7882-0778-0
Пособие соответствует авторскому курсу дисциплины «Современный инжиниринг химико-технологических процессов» направления подготовки инженеров по специальности 240802.65 «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика». <...> Рассмотрены основные направления развития нанотехнологий; методы получения и изучения наночастиц и наноматериалов,
свойства наноструктур и возможности их применения в различных
сферах. <...> Предназначено для студентов пятого курса факультета нефти
и нефтехимии, изучающих дисциплину «Современный инжиниринг
химико-технологических процессов» в рамках подготовки инженеров. <...> Молекулярные и супрамолекулярные переключатели
Заключение
Литература
89
89
91
93
94
94
97
97
99
100
105
108
114
ВВЕДЕНИЕ
Нанотехнология – одна из наиболее важных и захватывающих областей знания. <...> Нанотехнология носит инновационный
характер, поскольку способствует возникновению новых направлений в технологическом развитии и подает большие надежды на скорые прорывы во многих сферах деятельности современного человечества. <...> Нанотехнология базируется на понимании того, что
частицы размером менее 100 нанометров придают сделанным
из них материалам новые свойства и поведение. <...> Нанотехнология обладает громадным потенциалом –
от производства более прочных и легких конструкционных материалов до уменьшения времени доставки наноструктурированных лекарств в кровеносную систему, увеличения емкости
магнитных носителей и создания триггеров для быстрых компьютеров. <...> Для достижения успехов в области нанонауки и нанотехнологии исследователям необходимо периодически выходить за рамки их узкопрофессиональной
деятельности и кооперировать свои знания и умения. <...> Рорер создали сканирующий туннельный микроскоп (1981 г.), за
что в 1986 г. они были удостоены Нобелевской премии в области физики. <...> Сканирующий туннельный и атомно-силовой
микроскопы явились новыми важными средствами наблюдения, изучения и атомного <...>
Инновационные_технологии._Введение_в_нанотехнологии._Учебное_пособие.pdf
УДК: 66.0
ББК
Верещагина, Я.А.
Инновационные технологии. Введение в нанотехнологии :
учебное пособие / Я.А. Верещагина. – Казань : Изд-во Казан. гос.
технол. ун-та, 2009. – 115 с.
ISBN 978-5-7882-0778-0
Пособие соответствует авторскому курсу дисциплины «Современный
инжиниринг химико-технологических процессов» направления
подготовки инженеров по специальности 240802.65 «Основные
процессы химических производств и химическая кибернетика».
Рассмотрены
основные направления развития нанотехнологий;
методы получения и изучения наночастиц и наноматериалов,
свойства наноструктур и возможности их применения в различных
сферах.
Предназначено для студентов пятого курса факультета нефти
и нефтехимии, изучающих дисциплину «Современный инжиниринг
химико-технологических процессов» в рамках подготовки инженеров.
Подготовлено
на кафедре общей химической технологии.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского государственного технологического университета
Рецензенты: проф. Соломонов Б.Н.
проф. Захаров А.В.
© Верещагина Я.А., 2009.
© Казанский государственный технологический
университет, 2009.
Стр.2
Содержание
Введение
2.1. Металлические нанокластеры и их свойства
2.2. Кластеры атомов редких газов и молекулярные кластеры
2.3.
Методы производства наночастиц
2.3.1. Лазерное испарение
2.3.2. Высокочастотный индукционный нагрев
2.3.3. Термолиз
2.3.4. Импульсный лазерный метод
2.3.5. Химические методы
Глава 3. Методы изучения наноструктур
3.1. Структура наноматериалов
3.1.1. Кристаллография
3.1.2. Определение размеров частиц
3.2. Микроскопические методы
3.2.1. Просвечивающая электронная микроскопия
3.2.2. Ионно-полевая микроскопия
3.2.3. Сканирующая микроскопия
3.3. Спектроскопические методы
Глава 4. Углеродные наноструктуры
4.1. Углеродные кластеры
4.2. Фуллерены
4.2.1. Открытие фуллеренов
4.2.2. Свойства фуллеренов
4.2.3. Неуглеродные фуллереноподобные кластеры
4.3. Углеродные нанотрубки
4.3.1. Строение нанотрубок
4.3.2. Методы получения нанотрубок
4.3.3. Свойства нанотрубок и их применение
4.4. Кристаллические неорганические нановолокна
6
Глава 1. История возникновения и развития нанотехнологии 8
Глава 2. Наночастицы и нанокластеры
15
15
17
18
20
20
22
22
23
24
25
25
26
27
28
29
29
32
33
33
35
35
36
37
38
38
40
42
46
Глава 5. Объемные наноструктурированные наноматериалы 48
5.1. Методы синтеза твердотельных структур
48
Стр.3
5.2. Механические свойства
5.3. Наноструктурированные многослойные материалы 50
5.3.1. Электрические свойства
5.3.2. Оптические свойства
5.4. Пористый кремний
5.5. Наноструктурированные кристаллы
5.6. Нанокристаллы для фотоники
Глава 6. Самосборка и самоорганизация
6.1. Процессы самосборки и самоорганизации
6.1.1. Образование полупроводниковых островков
6.1.2. Самособранные монослои
Глава 7. Катализ в нанонауке и нанотехнологии
7.1. Наноразмерные катализаторы
7.1.1. Пористые материалы
7.1.2. Металлические нанокатализаторы
7.1.3. Коллоиды металлических наночастиц
7.1.4. Катализаторы на основе нанотрубок
7.2. Поверхностные явления и катализ
7.2.1. Определение и развитие наук, изучающих поверхностные
явления
7.2.2. Новая эра в изучении поверхностных явлений
Глава 8. Органические соединения и полимеры
8.1. Полимерные наноструктуры
8.1.1. Полимерные нанокристаллы
8.1.2. Проводящие полимеры
8.1.3. Блок-сополимеры
8.2. Супрамолекулярные структуры
8.2.1. Макроциклические соединения и их свойства
8.2.2. Дендритные молекулы
8.2.3. Супрамолекулярные дендримеры
Глава 9. Нанотехнологии в биологии и медицине
9.1. Биологические материалы
9.1.1. Полипептиды и белковые наночастицы
50
51
52
53
53
54
55
55
57
57
60
61
61
62
63
64
65
65
68
69
69
69
71
72
73
74
76
78
79
79
80
9.1.2. Нуклеиновые кислоты. Двойная наноцепь ДНК 80
9.1.3. Биологические наноструктуры
9.2. Нанофабрики
84
87
Стр.4
9.3. Вопросы безопасности нанотехнологий
9.3.1. Оценка потенциальных рисков
10.1. Построение наноструктур методом «сверху-вниз»
10.2. Построение наноструктур методом «снизу-вверх»
10.3. Микроэлектромеханические системы
10.4. Наноэлектромеханические системы
10.5. Наноустройства
89
89
9.3.2. Воздействие наноматериалов на живые организмы 91
9.3.3. Проблемы лицензирования наноматериалов
Глава 10. Наномашины и наноприборы
93
94
94
97
97
99
10.6. Молекулярные и супрамолекулярные переключатели 105
Заключение
Литература
100
108
114
Стр.5