Спроси профессора о науке, химии и вообще...

Нанохимия – размерный предел химии?

Похоже, да. Нанохимия – химия и технология объектов, размеры которых порядка 10-9 м (кластеры атомов, макромолекулы).

Нанотехнологии – это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Поэтому переход от «микро» к «нано» – это качественный переход от манипуляции веществом к манипуляции отдельными группами атомов.

Углеродная нанотрубка длиной два микрона и диаметром 1,2 нм представляет собой листок графита в атом толщиной, который свернут в цилиндр. Молекулы оксида фуллерена C60O в обычных условиях соединяются в разветвленный полимер. Однако при проведении этой реакции в нанотрубке, молекулы образовали прямую линию, потому что стенки пробирки не давали им разветвляться.

Когда речь идет о развитии нанотехнологий, имеются в виду три направления: изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов; разработка и изготовление наномашин; манипуляция отдельными атомами и молекулами и сборка из них макрообъектов.

Разработки по этим направлениям ведутся уже давно. В 1981 году был создан туннельный микроскоп, позволяющий переносить отдельные атомы. Туннельный эффект – квантовое явление проникновения микрочастицы из одной классически доступной области движения в другую, отделенную от первой потенциальным барьером. Основой изобретенного микроскопа является очень острая игла, скользящая над исследуемой поверхностью с зазором менее одного нанометра. При этом электроны с острия иглы туннелируют через этот зазор в подложку. Однако кроме исследования поверхности, создание нового типа микроскопов открыло принципиально новый путь формирования элементов нанометровых размеров. Были получены уникальные результаты по перемещению групп атомов, их удалению и осаждению в заданную точку, а также локальной стимуляции химических процессов. Есть фото надписей, полученных отдельными атомами.

Нанохимия также включает синтез нанодисперсных веществ и материалов, регулирование химических превращений тел нанометрового размера, предотвращение химической деградации наноструктур, способы лечения болезней с использованием нанокристаллов.

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 способов направленной сборки нанокристаллов с образованием фрактальных, каркасных, трубчатых и столбчатых наноструктур.

– Разработка теории физико-химической эволюции ультрадисперсных веществ и наноструктур.

– Получение новых нанокатализаторов для химической и нефтехимической промышленности; изучение механизма каталитических реакций на нанокристаллах.

– Изучение механизмов нанокристаллизации в пористых средах в акустических полях; синтез наноструктур в биологических тканях; разработка способов лечения болезней путем формирования наноструктур в тканях с патологией.

Работает Институт нанотехнологий международного фонда конверсии (Москва). Можно почитать: Сергеев Г.Б.Сергеев Г.Б. Нанохимия. М.: Изд-во МГУ, 2003.