Нанохимия

Что такое нанотехнология ?
Применение наноробота в процессе фотосинтеза
Нанотехнологии – это технологии, манипулирующие веществом на уровне атомов и молекул (поэтому нанотехнологии называют также молекулярной технологией).

НАНОХИМИЯ – химия и технология объектов, размеры которых порядка 10-9 м.
Сфера нанотехнологий считается во всем мире ключевой темой для технологий XXI века.
Возможности их разностороннего применения в таких областях экономики, как производство полупроводников, медицина, сенсорная техника, экология, автомобилестроение, строительные материалы, биотехнологии, химия, авиация и космонавтика, машиностроение и текстильная промышленность, несут в себе огромный потенциал роста.
Применение продукции нанотехнологий позволит сэкономить на сырье и потреблении энергии, сократить выбросы в атмосферу и будет способствовать тем самым устойчивому развитию экономики.

Наночастицы
Атомы графита могут образовывать шарики примерно из 60, 70.72 углеродных молекул , напоминающие по форме футбольный мяч, называют фуллеренами.

Нанотрубки
Длинные углеродные структуры получили названия нанотрубки .

Фуллерены - молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.

Наночастицы
В живых организмах металлы существуют в виде кластеров- объединения сравнительно небольшого числа атомов, размер которых меньше 5-10 нм. Обычно в нанокластере содержится до 1000атомов.

Основная задача нанохимии – получение веществ с новыми свойствами.

Нанохимия - область науки, связанная 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 первой половине ХХ века наибольший вклад в нанохимию внесли специалисты, изучавшие коллоиды, а во второй половине – полимеры, белки, природные соединения, фуллерены и нанотрубки.

Чем же интересны наночастицы
Многие известные материалы, уменьшенные до наночастиц, приобретают дополнительные свойства. Например, пластики могут проводить электрический ток, а твердые тела- самопроизвольно становиться жидкостями при комнатной температуре.

Активно развиваясь в последние десятилетия, нанохимия занимается изучением свойств различных наноструктур, а также разработкой новых способов их получения, изучения и модификации.
Одна из приоритетных задач нанохимии - установление связи между размером наночастицы и ее свойствами.

В нанохимии чрезвычайно велика роль квантовых размерных эффектов, вызывающих изменение свойств вещества в зависимости от размера частиц и количества в них атомов или молекул.
Для промышленного получения наночастиц существует много способов: биохимический, радиационно-химический, фотохимический, электровзрывной, микроэмульсионный, детонационный, лазерная абляция в жидкости, конденсация, вакуумное испарение, ионная имплантация и др.
Важное значение для нанохимии имеет проблема масштабирования получаемых результатов, ибо синтез граммовых количеств наночастиц может не реализоваться при их производстве в килограммах.

Направления исследований в нанохимии.
Разработка методов сборки крупных молекул из атомов с помощью наноманипуляторов;
Изучение внутримолекулярных перегруппировок атомов при механических, электрических и магнитных воздействиях.
Синтез наноструктур в потоках сверхкритической жидкости ;
Разработка теории физико-химической эволюции ультрадисперсных веществ и наноструктур;
Получение новых катализаторов для химической и нефтехимической промышленности;

Изучение механизмов нанокристаллизации в пористых средах вакустических полях; синтез наноструктур вбиологических тканях ; разработка способов лечения болезней путем формирования наноструктур в тканях с патологией.
Поиск новых способов пролонгирования стабилизации наноструктур химическими модификаторами.
Нанолекарства для терапии и хирургии ; препараты на основе гидроксиапатита для стомотологии.
Способ лечения онкологических заболеваний путем проведения внутриопухолевой нанокристаллизации и наложения акустического поля.

Основная проблема нанохимии.
Основная проблема нанохимии - выяснить, как влияет размер участвующих в реакции частиц на их химическую активность, чтобы использовать найденные закономерности в нанотехнологии.
Наличие размерного эффекта, связанного с качественным изменением физико-химических свойств и реакционной способности в зависимости от количества атомов или молекул в частице, определяет специфику и особенности превращений веществ в нанохимии.

Развитие нанохимии идет быстрыми темпами. Среди возникших в последние 2-3 года направлений можно отметить:
- уменьшение размеров частиц до 1-3 нм и синтез субнаночастиц менее 1 нм;
- получение не только сферических частиц, но и частиц других форм: пояса, кольца, трубки, матрешки, иголки ;
- расширение работ по структурам типа "ядро - оболочка";
- управление процессом самоорганизации наночастиц путем изменения температуры и рН среды;
- получение гибридных частиц, включающих неорганические и органические соединения.

Нанотехнологии среди других наук