Буров ПОЗНАЁМ НАНОМИР ПРОСТЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ 2-е издание (электронное) Москва БИНОМ. <...> О-46 Познаём наномир: простые эксперименты [Электронный ресурс] : учебное пособие / В. А. Озерянский, М. Е. Клецкий, О. Н. Буров. <...> В основе книги простая идея: при помощи экспериментов дать чёткое представление о том, как получают и как исследуют нанообъекты и какие удивительные свойства они проявляют. <...> Конечно, увидеть в специальном микроскопе нанообъекты в школе (не в «Нанотраке» — сложнейшей передвижной обучающей нанолаборатории) остаётся для большинства мечтой, а вот посмотреть в статике или даже подвигать на экране компьютера — это вполне осуществимо. <...> Именно поэтому мы подготовили электронное приложение, где представлены захватывающие воображение нанообъекты. <...> Шкала объектов разного размера: а — протуберанец длиной примерно 109 м над поверхностью Солнца; б — отдыхающий человек; именно в такой шкале (100 м = 1 м) лучше всего смотреть на человека; в — зверёк, сложенный из крошечных углеродных нановолокон диаметром всего 75 нанометров (1 нм = 10–9 м) История достижений 7 Изучает устройство наномира так называемая нанонаука — междисциплинарная область знаний, объединяющая физику, химию, биологию, медицину, материаловедение, электронную и компьютерную технику. <...> Спустя столетия оказалось, что размерные эффекты, подмеченные Галилеем, особенно важны именно для наночастиц и что, отправляясь в путешествие в наномир, надо быть готовым увидеть совершенно иные эффекты (их называют квантово-механическими), несвойственные миру больших тел. <...> 8 Познаём наномир: простые эксперименты Галилео Галилей (1564–1642) Итальянский физик, механик, астроном, философ, писатель и математик, оказавший значительное влияние на науку своего времени. <...> Наиболее выдающиеся примеры использования наноразмерных частиц в древности — кубок Ликурга (см. цветную вклейку рис. <...> В стекле кубка (так называемой диатреты) — мельчайшие частицы золота и серебра размером <...>
Познаем_наномир._Простые_эксперименты.pdf
УДК 501
ББК 20я721
О-46
Озерянский В. А.
О-46
Познаём наномир: простые эксперименты : учебное
пособие / В. А. Озерянский, М. Е. Клецкий,
О. Н. Буров.—3-е изд., электрон.—М. : Лаборатория
знаний, 2020.—161 с.—Систем. требования: Adobe
Reader XI ; экран 10".— Загл. с титул. экрана.—Текст :
электронный.
ISBN 978-5-00101-770-7
В учебном пособии, подготовленном учеными Южного
федерального университета, содержится краткая история развития
нанотехнологий и 14 оригинальных проектных работ,
иллюстрирующих важнейшие понятия нанотехнологии.
Для учащихся 8–11 классов и учителей, студентов
и преподавателей, а также для всех, кто интересуется или
изучает нанотехнологии.
УДК 501
ББК 20я721
Деривативное издание на основе печатного аналога: Познаём
наномир: простые эксперименты : учебное пособие / В. А. Озерянский,
М. Е. Клецкий, О. Н. Буров.—М. : БИНОМ. Лаборатория
знаний, 2012.—142 с. : ил., [16] с. цв. вкл.—
ISBN 978-5-9963-1108-8.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений,
установленных техническими средствами защиты авторских прав,
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков
или выплаты компенсации
ISBN 978-5-00101-770-7
○c Лаборатория знаний, 2015
Стр.3
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
История достижений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
6
Проекты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Правила техники безопасности
при работе в кабинете химии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Общие положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Работа с веществами и растворами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Оказание первой медицинской помощи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Составление отчёта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Примерная форма отчёта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Требования к оформлению электронных
презентаций PowerPoint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Примерное содержание слайдов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Советуем прочитать . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Создаём и изучаем малое . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Проект 1. Измерение размеров малых тел . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Проект 2. Что мы видим в микроскоп . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Проект 3. Самосборка и самоорганизация . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1. Магнитный кристалл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2. Пузырьковый кристалл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.3. Ячейки Бенара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.4. Серебряные дендриты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.5. Кристаллы меди на графите . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Проект 4. Литография на мраморе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Проект 5. Управляем кристаллом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Проект 6. ДНК — главная молекула
биотехнологий и наномедицины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.1. Состав нуклеиновых кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.2. Получаем нуклеопротеин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.3. Взвешиваем ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
6.4. Собираем и разбираем ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Стр.142
142 Содержание
Проект 7. Материалы будущего . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.1. Фотонные кристаллы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7.2. Оптические волокна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
7.3. Прочные композиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
7.4. Системы «гость–хозяин» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Эффект размера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Проект 8. Поверхностные явления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
8.1. Поверхностное натяжение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
8.2. Свойства поверхностно-активных веществ.
Тонкие плёнки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
8.3. Смачиваемость. Эффект лотоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
8.4. Непромокаемая ткань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
8.5. Контактное взаимодействие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Проект 9. Мыльные пузыри и цветные плёнки . . . . . . . . . . . . 116
Проект 10. Металлическая плёнка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Проект 11. Размерные эффекты в растворах . . . . . . . . . . . . . . . 124
Проект 12. Магнитная жидкость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Проект 13. Цветное стекло. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Проект 14. Пирофорные металлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Стр.143