Нанотехнологии

Нанотехнологии - на марше, и попутный ветер наполняет энергией их паруса. Ученые мужи из ведущих лабораторий мира сулят осчастливить человечество новыми материалами и умелыми нанороботами, а скептики пугают модифицированными организмами и другими ужасными порождениями нанонаук. Французский ученый мирового значения Кристиан Жоаким и журналистка Лоранс Плевер увлекательно и остроумно рассказывают о том, что такое нанонауки и нанотехнологии и что они несут людям.

Книга является первой отечественной монографией, посвященной новому и быстро развивающемуся направлению — нанохимии. Эта область связана с получением и изучением физико-химических свойств частиц, имеющих размеры в несколько нанометров. Подобные частицы могут обладать высокой реакционной способностью в широком интервале температур.

В книге представлен обзор истории применения серебра и его препаратов для улучшения санитарно-гигиенических качеств питьевой воды, а затем и для лечения различных инфекционно-воспалительных и опухолевых заболеваний. Рассмотрены принципы конструирования необходимых для этого устройств. Приведены сведения о механизмах биологической активности ионизированного, а также находящегося в форме суспензии наночастиц металлического серебра или его окиси.

Книга включает круг вопросов, которые могут составить область науки о нанообъектах, процессах и явлениях, проходящих на уровне размеров 1--100 нм. В этой области наблюдаются эффекты, чувствительные как к отдельным атомно-молекулярным уровням энергии, так и к коллективным свойствам тел. Развитие науки о нанокластерах и наносистемах и методов их исследования привело к созданию нанотехнологии, наноматериалов и наноустройств, отличающихся уникальными свойствами и перспективами применения.

В пособии рассмотрены основные методы получения нанообъектов, наночастиц, наноструктур: наносборка, ионная бомбардировка, ударные волны, вакуумное испарение, катодное распыление, низкотемпературная плазма, плазмохимический синтез, диспергирование, механохимический синтез, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, взрывной синтез, электрический взрыв проводников, электроэрозионный метод, осаждение из жидкой фазы и осаждение из расплавов, кристаллизация и микроликвация и т.д.

Эта книга предназначена тем, кто хочет познакомиться с основами нанотехнологий, но не собирается заниматься ими профессионально, кому интересно узнать о том, как нанотехнологии влияют на биологию и химию, окружающую среду и промышленность, политику и экономику. Подробно и занимательно описываются многочисленные вопросы от самых простых до самых сложных и интересных. Задания для самопроверки помогут читателю проверить полученные знания.

В предлагаемой книге авторы — известные ученые и бизнесмены, занимающиеся теоретическими и практическими проблемами нанотехнологий, — описывают состояние дел и перспективы их развития на ближайшее десятилетие, а также возможное воздействие нанотехнологий на глобальные процессы.
Книга предназначена для широкого круга читателей: научных работников, специалистов, а также студентов профильных учебных заведений.

В доступной для широкого круга читателей форме рассматриваются история возникновения, основные направления и физико-химические принципы современных нанотехнологий, включая планарную технологию, супрамолекулярную химию, молекулярную электронику, получение наночастиц и наноструктурированных материалов. Подробно обсуждаются два основных пути создания наноматериалов: «снизу-вверх» и «сверху-вниз», а также методы изучения наноструктур и влияния размерных эффектов на их свойства.

Систематически излагается современное состояние исследований нанокристаллических материалов. Обобщены экспериментальные результаты по влиянию нанокристаллического состояния на микроструктуру и механические, теплофизические, оптические, магнитные свойства металлов, сплавов и твердофазных соединений. Рассмотрены основные методы получения изолированных наночастиц, ультрадисперсных порошков и компактных нанокристаллических материалов.

Издание представляет собой альбом научных фотографий, полученных методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии, в основном, сотрудниками химического факультета, факультета наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова и ИОНХ им. Н.С. Курнакова РАН за последние несколько лет. Фотографии классифицированы по разделам, отражающим основные области научных интересов авторов данной книги и имеющим отношение к разработкам в области нанотехнологий.

Представлены основные положения моделирования систем на различных иерархических уровнях строения вещества по схеме «снизу вверх» (атомная структура, молекулы, супрамолекулярные системы и нанокластеры) и рассмотрены взаимодействия частиц на таких уровнях. Систематизированы основные методы вычислительной нанотехнологии: квантовомеханические расчеты «из первых принципов» и методы, основанные на положениях молекулярной динамики и моделях Монте-Карло.

Прогресс в микроэлектронике связывают с уменьшением линейных размеров функциональных элементов. Если их размеры становятся порядка нанометров, то существенными являются квантовые эффекты, принципиально меняющие физику работы. Созданием таких элементов и интегральных квантовых схем на их основе занимается нанотехнология.

Изложение химического материаловедения сфокусировано на определяющей связи структуры и свойств. Особое внимание уделено химии твердого тела. Подробно представлены характеристики металлов и сплавов, полупроводниковые и "мягкие" органические материалы, применения полимерных добавок. Четко излагаются методы диагностики обычных и наноструктурированных материалов.

Первое руководство на русском языке, описывающее структуру и свойства наноматериалов от твердотельных до биологических объектов. Исчерпывающе изложены технологии изготовления и методы исследования наноструктур, разнообразные применения — от оптоэлектроники до катализа и биотехнологий.
Учебник адресован широкому кругу научных работников, инженеров-электронщиков, специалистов в области химических и биотехнологий.

В настоящем учебнике излагаются физические основы нанотехнологий. Книга состоит из трех относительно самостоятельных частей. Первая часть посвящена рассмотрению физических явлений и описывающих их законов и положений, относящихся к плазменному состоянию вещества. Также изучается еще один раздел, имеющий принципиальное значение для создания нанотехнологий, --- область физики, связанная с конденсированным состоянием вещества в наномасштабных областях пространства.

Описаны принципы, методы и средства для реализации испытаний и определения механических свойств материалов в наношкале, которые получили в последние годы большое распространение под общим названием "наноиндентирование". Обсуждены информационные возможности этого большого и многофункционального семейства методов нано- и микромеханических испытаний.

В доступной для широкого круга читателей форме рассматриваются история возникновения, основные направления и физико-химические принципы современных нанотехнологий, включая планарную технологию, супрамолекулярную химию, молекулярную электронику, получение наночастиц и наноструктурированных материалов. Подробно обсуждаются два основных пути создания наноматериалов: «снизу-вверх» и «сверху-вниз», а также методы изучения наноструктур и влияния размерных эффектов на их свойства.

Первое руководство на русском языке, описывающее структуру и свойства наноматериалов от твердотельных до биологических объектов. Исчерпывающе изложены технологии изготовления и методы исследования наноструктур, разнообразные применения — от оптоэлектроники до катализа и биотехнологий.
Второе издание дополнено материалами по методическим аспектам «индустрии наносистем» и применениям нанотрубок в электронике.

В настоящей книге рассматриваются фундаментальные основы физики плазмонных структур и метаматериалов, основанных на таких структурах, а также их различные захватывающие применения для управления светом. Вводная глава 1 описывает базовые свойства резонансов поверхностных плазмонов в металлических частицах и металл-диэлектрических композитах, а также перколяционную модель, использующуюся для их описания.

Нанотехнологии — понятие, совсем недавно вошедшее в нашу жизнь. Для их разработок требуются огромные деньги, зато ученые обещают, что благодаря этим чудо-технологиям мы все скоро станем счастливыми, богатыми и здоровыми.