Главная страница
Навигация по странице:

  • ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

  • В свою очередь, дальнейший рост перевозок различных товаров был невозможен без новых технологий автомобилестроения. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

  • Вторая мировая война способствовала рождению новых технологий – информационных. Начало информационной революции совпало с развитием компьютерных технологий.

  • Так, каждая новая технология всегда вызывает рождение и развитие смежных технологий. Место нанотехнологии среди остальных отраслей знаний на логарифмической шкале размеров

  • Нанотехнологии

  • НАНОТЕХНОЛОГИИ

  • Разработать наносборщики (assemblers) – наноустройства, которые могли бы работать с одиночными атомами без участия человека.

  • ФОТОЛИТОГРАФИЯ – ДОРОГА В НАНОМИР

  • Схематическое изображение фуллерена С60

  • R 0 = h /(2 e 2)=12,9 кОм Т.е. в наномире сопротивления всех резисторов одинаковы. Электричество в наномире превращается в оптику!

  • Нанотрубки – ёмкости для хранения водорода, самого чистого топлива

  • Нанобатарейки – мощные и долговечные

  • Технологии изготовления светодиодов и светодиодных модулей.

  • Нанотехнологии завтра

  • Солнечные батареи будут совмещаться с конструкционными материалами — в идеале дом обеспечат электричеством его стены и крыша.

  • Исследования в области наноструктурированных материалов и биоактивных покрытий могут привести к революции в протезировании - созданию полноценных искусственных конечностей.

    		•

    Cовременное состояние и перспективы развития нанотехнологии. Ошский государственный университет Физикотехнический факультет


    Скачать 1.96 Mb.
    НазваниеОшский государственный университет Физикотехнический факультет
    Дата05.10.2022
    Размер1.96 Mb.
    Формат файлаppt
    Имя файлаCовременное состояние и перспективы развития нанотехнологии.ppt
    ТипДокументы
    #714549

    Ошский государственный университет Физико-технический факультет


    СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

    ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ


    Промышленная революция, начавшись в текстильной промышленности, подтолкнула развитие технологий железнодорожного сообщения.
    В свою очередь, дальнейший рост перевозок различных товаров был невозможен без новых технологий автомобилестроения.

    ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ


    Вторая мировая война способствовала рождению новых технологий – информационных. Начало информационной революции совпало с развитием компьютерных технологий.
    Развитие компьютерных технологий всегда было связано с миниатюризацией элементов электронных схем. В настоящее время размер одного логического элемента (транзистора) компьютерной схемы составляет около 10-7 м, и учёные полагают, что дальнейшая миниатюризация элементов компьютера возможна только на основе НАНОТЕХНОЛОГИИ.
    Так, каждая новая технология всегда вызывает рождение и развитие смежных технологий.

    Место нанотехнологии среди остальных отраслей знаний на логарифмической шкале размеров

    Нанотехнологии


    Таким образом, если самолёты, ракеты, телевизоры и компьютеры изменили окружающий мир в 20 веке.
    То в наступившем 21-м веке стержнем новой технической революции станут материалы, лекарства, устройства, средства связи и электроники, сделанные с использованием нанотехнологий.

    НАНОТЕХНОЛОГИИ


    Чтобы собирать наномашины и устройства, необходимо:
    Научиться работать с одиночными атомами – брать их и ставить на нужное место.
    Разработать наносборщики (assemblers) – наноустройства, которые могли бы работать с одиночными атомами без участия человека.
    Разработать репликаторы – устройства, которые бы изготовляли наносборщики.
    Первые шаги на пути создания наномашин уже сделаны.
    Это - "генная инженерия" и "биотехнология".

    ФОТОЛИТОГРАФИЯ – ДОРОГА В НАНОМИР


    Фотошаблон для интегральной схемы.

    ИНСТРУМЕНТЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ


    Сканирующий зондовый микроскоп. Принцип работы.

    Схематическое изображение графена

    Схематическое изображение углеродной нанотрубки

    Схематическое изображение фуллерена С60


    Изображение фуллерена C60 считают символом нанотехнологий.

    Закон Ома иногда не действует в наномире


    Сопротивление R цилиндрического резистора наноразмеров нельзя вычислять по известной формуле R=ρL/S
    Сопротивление R0 нанорезисторов вообще не зависит от их размеров и вещества, из которого они сделаны, а определяется только двумя фундаментальными физическими константами
    R0 =h/(2e2)=12,9 кОм
    Т.е. в наномире сопротивления всех резисторов одинаковы.

    Электричество в наномире превращается в оптику?!


    Для углеродных нанотрубок диаметром несколько нанометров или меньше электрон проводимости будет проявлять, главным образом, волновые свойства.
    Через такие нанотрубки электроны будут проходить, как световые волны.
    Таким образом, электричество в наномире превращается в оптику.
    Джоулево тепло рассеивается только на границах наномира, где нанотрубка, например, соединяется с проводником обычных размеров.

    Нанотрубки – ёмкости для хранения водорода, самого чистого топлива


    Решением проблемы хранения и транспортировки водорода может стать устройство, играющее роль «губки», которая обладала бы способностью всасывать водород и удерживать его неограниченно долго.
    Такая водородная «губка» должна обладать большой поверхностью и химическим сродством к водороду.
    Все эти свойства присутствуют у углеродных нанотрубок.

    Нанобатарейки – мощные и долговечные


    В 2007 году появились в продаже аккумуляторы с электродами из проводящих наночастиц, которые могут быть установлены на электромобили.
    Эти литий-ионные аккумуляторы способны запасать энергию до 35 кВт.час, заряжаясь до максимальной ёмкости всего за 10 минут.
    Сейчас дальность пробега электромобиля с такими аккумуляторами – 400 км, что практически сравнимо с максимальным пробегом бензиновых машин (от заправки до заправки).

    Технологии изготовления светодиодов и светодиодных модулей.


    В области производства органических светоизлучающих диодов (Organic Light Emitting Diode – OLED) и связанных с ними технологий Восточная Азия оставила весь остальной мир.
    В настоящее время SMD-технологии (surface montage details — поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board).

    Нанотехнологии завтра


    По прогнозам экспертов, к 2020 году многие идеи нанотехнологии будут реализованы в коммерческих продуктах.
    Аккумуляторы смогут не только накапливать электрическую энергию, но и преобразовывать в нее свет или тепло.
    Солнечные батареи будут совмещаться с конструкционными материалами — в идеале дом обеспечат электричеством его стены и крыша.
    В ближайшие десять лет нанотехнологи готовят революцию в солнечной энергетике —главный кандидат в фотовольтаики (преобразователи света в электроэнергию) следующего поколения — квантовые точки. Квантовая точка полупроводниковый кристалл размером в несколько нанометров. Когда в квантовую точку попадает фотон, он освобождает до семи электронов (в кремнии, применяемом сегодня — только один).
    Многослойные фотовольтаики на квантовых точках могут в принципе достичь эффективности в 86%, сегодня этот показатель всего лишь 16% в массовом секторе. Тонкие пленки, насыщенные квантовыми точками будут гораздо дешевле и удобнее в использовании, чем нынешние солнечные батареи.
    Очень вероятно, что вместо кремния в компьютерах будут применяться иные материалы — например, графен, углеродный слой из атомов, объединенных в шестиугольные ячейки. Но не исключено, что процессорный чип будет похож на лес из нанотрубок-транзисторов, а «выращивать» такие леса будут при помощи молекул ДНК.

    Нанотехнологии завтра


    Читалки для электронных книг в виде тонкого пластикового листа формата А4 должны поступить в продажу в этом году. Такие устройства будут просто печататься на пластике, вместе с процессором и дисплеем. Тогда и мощный компьютер можно будет наклеить на стену в виде плаката.
    В медицине будет развиваться ранняя и точная диагностика на основе наносенсоров. Точечная доставка лекарств в форме нанокапсул прямо в пораженные клетки поможет справиться с множеством заболеваний. Быстрый анализ индивидуальной ДНК поможет вовремя предотвращать тяжелые заболевания и настраивать лекарства на особенности пациента.
    Исследования в области наноструктурированных материалов и биоактивных покрытий могут привести к революции в протезировании - созданию полноценных искусственных конечностей.
    Промышленного уровня достигнут технологии молекулярной сборки. Уже лет через 10-15 будет широко применяться в некоторых отраслях (прежде всего в электронике). Во всех отраслях машиностроения будут работать всевозможные нанопокрытия и нанодобавки, использоваться умные наноматериалы — снижая трение, защищая машины от грязи и др.

    Нанотехнологии


    Спасибо за внимание!

    написать администратору сайта