1 / 32

Nanotehnologije u preradi drveta

Nanotehnologije u preradi drveta. Увод у нанотехнологију и нанонауку. Postanak i razvoj nanotehnologije. Modeli atom a: Demokritov model 5-ti vek pre nove ere.

aspen
Télécharger la présentation

Nanotehnologije u preradi drveta

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nanotehnologije u preradi drveta Уводу нанотехнологију инанонауку Nanotehnologije u preradi drveta

  2. Nanotehnologije u preradi drveta Postanak i razvoj nanotehnologije

  3. Modeli atoma: Demokritov model 5-ti vek pre nove ere Prvi model atoma pripisuje se Demokritu. Pošto u to doba nije bilo nikakvih saznanja o strukturi atoma (nisu postojali elektronski mikroskopi), atomi su zamišljani kao jako malene nedjeljive kuglice. • Grk - Democritus of Abdera • Sva materija se sastoji od individualnih čestica nazvanih atomi • Postoji praznina, koja je prazan prostor između atoma • Atomi su potpuno čvrsti • Atomi su homogeni, bez unutrašnje strukture • Atomi variraju u • 1) veličini • 2) obliku i • 3) težini Nanotehnologije u preradi drveta

  4. John Dalton - 1803 Nanotehnologije u preradi drveta • hemijski elementi su napravljeni od atoma • 2) atomi elementa su identični u svojim masama • 3) atoma različitih elemenata imaju različite mase • 4) atomi se kombinuju u odnosu samo malih, celihbrojeva kao što su 1:1, 1:2, 2:3 i tako dalje • 5) atom ne može biti niti stvoren niti uništen

  5. Modeli atom: Rutherfordov model Ernest Raderford (Kembridž) je bio britanski fizičar i profesor na Univerzitetu u Mančesteru. Nobelovu nagradu za hemiju dobio je 1908. godine. Prvi upotrebio reč proton za pozitivno naelektrisanu česticu u jezgru atoma. Prvi je uočio da se zračenje radijuma sastoji od tri vrste, koje je nazvao α- β- i γ-zračenje. Zajedno sa Frederikom Sodijem uveo je pojam vreme poluraspada i formulisao zakone radioaktivnog raspada. Nanotehnologije u preradi drveta

  6. Modeli atoma: Bohrov model 1915 3. Bohrov model je ustanovljen poslije Rutherfordovih eksperimenata kojima je utvrđeno da je u centru atoma malena pozitivno nabijena jezgra (nucleus), a elektroni kruže u orbitalama oko jezgre poput planeta koji kruže oko Sunca. No, da bi model bio prihvaćen, trebalo je riješiti sljedeći problem: Jezgro je pozitivno nabijena, elektron negativno, zašto elektron uopšte kruži oko jezgre, zašto se ne spoji s jezgrom? Rješenje je prodložio 1913. godne Niels Bohr sa sledeće 4 pretpostavke: 1. Elektroni postoje u orbitalama koje poseduju diskretne (kvantizirane) energije. To znači da ne postoji kontinuirani mogući razmak između jezgre i orbitale, nego su mogući samo neki razmaci. Ti razmaci i njima odgovarajuće energije zavise od konkretnog atoma koga razmatramo. 2. Zakoni klasične mehanike ne važe pri prelasku elektrona iz jedne orbitale u drugu. 3. Kad elektron pređe iz jedne orbitale u drugu energetska razlika se oslobađa (ili dobija) u vidu kvanta svjetlosti (kojeg nazivamo foton) čija frekvencija direktno zavisi o energetskoj razlici između dvije orbite. Današnji model atoma nazivamo kvantno-mehanički model, jer je s vremenom utvrđeno da Bohrov model ne odgovara baš najbolje eksperimentima, da elektroni ne kruže baš po kružnicama, nego slike dostupne pomoću elektronskih mikroskopa prikazuju nam elektronske oblake. Nanotehnologije u preradi drveta

  7. Max Knoll and Ernst Ruska -1931electron microscopy fly wing 1935 bacteria 1937

  8. Na putu ka nanotehnologiji... • 1931 - Nemački fizičar Ernst Ruska i elektrotehnički inženjer Max Knoll konstruišu prvi elektronski mikroskop. • 1947 - Naučnici Bell laboratorije prizveli su poluprovodničkitranzistor, čime su otvorili put informativnom dobu (do 40-tih godina katodne cevi smatrane su vrhuncem nauke). • 1951 - Profesor Erwin Muller (Penn State University) osmislio je jonski mikroskop i bio je prvi čovek koji je "video" atom. • 1953 - Otkrivena struktura DNK(do 50-tih naučnici su znali za postojanje DNK, kao nosioca genetičkih informacija, ali nisu znali kako ona izgleda ili kako funkcioniše). Decenijama potom, sposobnost samo-slaganja DNK lanaca inspirisala je naučnike u stvaranju nano-struktura specifičnih dimenzija i hemijskih svojstava. Nanotehnologije u preradi drveta

  9. Na početku -4 pne Nanotehnologije u preradi drveta

  10. Predistorija nanotehnologije... • Predistorija nanotehnologije... • Rimski period - U Britanskom muzeju čuva se Lycurgusova staklena čaša (IV vek n.e.), koja menja boju iz crvene (kada je osvetljena unutrašnjom svetlošću) u zelenu (kada je osvetljena spoljnom svetlošću). Šta utiče na njenu promenu boje? • TEM mikroskopom je otkriveno da staklo sadrži nanočestice zlatai srebra. • Na nanoskali, materijali ispoljavaju drugačija svojstvanego na mikro- i makro-skali. Nanotehnologije u preradi drveta

  11. Predistorija nanotehnologije... • Srednji vek - Kristalno crvena boja na vitražu potiče od nanočestica zlata, zarobljenih u matrici stakla, dokduboko žuta boja potiče od nanočesticasrebra. • Ove dramatične promene u svojstvimamaterijala (u ovom slučaju - boje), koji jeu nanorazmeri, predstavljaju klučnielement nanotehnologije. • Umetnici su bili najraniji korisnicinanotehnologije, iako je nisu razumeli. Nanotehnologije u preradi drveta

  12. Predistorija nanotehnologije... • Renesansa - Keramika iz Derute, Italija, bilaje karakteristična po svojom metalnom sjajui efektima prelivanja boja. Kako bi postigli cvene i zlatne nijanse, umetnici su koristili čestice bakra i srebra veličine 5 do 100 nm. • 1857 - iako pojam "nano" nije bio u upotrebi, istraživač Michael Faraday otkrio je i pripremio prve metalne koloide. To su fine čestice suspendovane u vodenom rastvoru (između čestica koje se rastvaraju i onih koje se talože).Faradejevi koloidi od nanočestica zlata imali su specijalna električna i optička svojstva. Nanotehnologije u preradi drveta

  13. Kako je nastala ideja za nanomašine Struktura materije Ako je sve sastavljeno od atoma i molekula, da li je moguće samo uzeti odgovarajuće atome i molekule i samo presložiti ? Nanomašine

  14. Da li je moguće presložiti atome grafita i dobiti dijamant ? dijamant transparentan tvrd veoma slab provodnik grafit crn mek dobar provodnik a) dijamant b) grafit c) lonsdeilait d)-f) fulereni g) amorfni ugljenik h) CNT ugljenične nanotube

  15. Richard P. Feynman – Nobelovanagradazafiziku 1965. praotac nanotehnologije

  16. Nanotehnologijua može da postoji... • Kada počinje istorija nanotehnologije? • 1959 - Dr. Richard Feynman, fizičar i futuristadrži predavanje na Caltech institutu u Kalifornijipod nazivom: "There’s Plenty of Room at the Bottom" ... predvideo mogućnost izrade minijaturnih mašina ... jer principi fizike ne govore o nemogućnosti pomeranja materije atom po atom. ... diskutovao o problemima koji postoje: • Kako možemo da manipulišemo na nano nivou? (način) • Kako se može skladištiti informacija u malom? • Potreba za boljim mikroskopima da bismo mogli bolje da “vidimo” tj. na nano nivou ... Moguće je celu enciklopediju Britaniku ispisati na glavi čiode... Nanotehnologije u preradi drveta

  17. Richard Feynman :“Zašto ne bih mogao da cela 24 toma Enciklopedije Britanika napišem na glavi čiode Richard Feynman (1959):“Why can’t I write the entire 24 vols of the Encyclopedia Brittanica on a pin head?” Glava čiode je oko 0.15 cm Uvećajmo glavu čiode 25,000 puta to je jednako površini svih 24 toma enciklopedije Britanika Sve što treba je smanjiti veličinu 25000 puta Svaka tačka na strani enciklopedije ima prečnik oko 204mm. Smanjenjem 25000 puta daje prečnik od oko 8.2nm ili oko 30 atomau tipičnom metalu (koji se koristi za čiode). Richard Feynman : “So there’s plenty of room to write Britannica on a pin head. No problem !!!” 2010: 15-to izdanje Enciklopedije Britanika ima 32 toma i 32,640 strana.

  18. Kako se može “videti” na nano nivou Feynman, 1959 : “Nemamo standardne tehnike da to uradimo” “Elektronskimikroskopnijedovoljnodobar, maximalnarezolucijaje 1µm a nama je potrebnodavidimojasnijeod toga, bilo bi najboljedaimamo 100 putaboljurezoluciju”

  19. Uvod u nanotehnologiju • Mooreov zakon!!! • 1965 - Jedan od osnivača Intel korporacije, Gordon E. Moore, ustanovio je da se broj tranzistora po jednom integrisanom kolu duplira svake dve godine i predvideo da će se takav trend nastaviti do 1975. godine. Ovaj trend traje sve do danas! Mnogi istraživači predviđaju da će uređaji koji koriste elektronsku nanotehnologiju i molekularnu elektroniku očuvati ovakav trend i u budućnosti. Nanotehnologije u preradi drveta

  20. Uvod u nanotehnologiju • Stvaranje termina "nanotehnologija" - i nešto drugačiji pristup ... • ... započinje sa mikroskopskim svetom preciznog inženjerstva, progresivno ulazeći u domen ultra-preciznog. • Upravo je sa ovog aspekta Norio Taniguchi osmislio termin "nanotehnologija" (1974), opisujući tehnologiju visoke preciznosti i materijale ultra finihih dimnzija, reda veličine od 1 nm. Nanotehnologije u preradi drveta

  21. K. Eric Drexler - 1981 “Akoželitedaviditemašinenanotehnologije, pogledajte se u ogledalo.” • Razvoj ideje... Podstakao razvoj nanotehnologije koja se temelji na konceptu kontrole pozicioniranja atoma i ostvarivanja samoumnožavanja molekularnih mašina. Cilj – stvaranja bilo koje željene molekularne strukture u skladu sa zakonima fizike i hemije postavljanjem svakog pojedinačnog atoma na odgovarajuće mesto Pomenuo asemblere – nanomašine sa minijaturnim robotskim rukama koje bi mogle (povezane sa računarom) da pomeraju atom po atom "Zatošto je to moguće... Pogledajtesamokako to prirodaradi”

  22. PART ONE - THE FOUNDATIONS OF FORESIGHT 1 - Engines of Construction 2 - The Principles of Change 3 - Predicting and Projecting PART TWO - PROFILES OF THE POSSIBLE 4 - Engines of Abundance 5 - Thinking Machines 6 - The World Beyond Earth 7 - Engines of Healing 8 - Long Life in an Open World 9 - A Door to the Future 10 - The Limits to Growth PART THREE - DANGERS AND HOPES 11 - Engines of Destruction 12 - Strategies and Survival 13 - Finding the Facts 14 - The Network of Knowledge 15 - Worlds Enough, and Time Engines of Creation – 1986 Engines of Creation: The coming Era of Nanotechnology and Nanosystems film Nanotehnologije u preradi drveta

  23. Uvod u nanotehnologiju Oštri metalni vrh koji se završava samo jednim atomom • Ključni događaji ... Verujem u ono što vidim! • 1981 - Gerd Binnig i Heinrich Rohrer iz IBM laboratorije u Cirihu, pronašli su skenirajući tunelni mikroskop (STM), koji omogućava naučnicima da "vide" (kreiraju prostornu sliku) individualnih atoma. Dobitnici Nobelove nagrade 1986. godine. Nanotehnologije u preradi drveta

  24. Uvod u nanotehnologiju Sir Harold W. Kroto Robert F. Curl Jr. Richard E. Smalley • Ključni događaji ... C60! • 1985 - Harold Kroto, Robert Curl i Richard Smalley pronašli su ugljeničnu konformaciju nalik fudbalskoj lopti (C60) koju su nazvali Buckminster fulleren, danas poznatijoj kao buckyball (prečnika oko 1 nm). Nobelova nagrada dodeljena im je 1996. godine. Nanotehnologije u preradi drveta

  25. Uvod u nanotehnologiju • Ključni događaji ... Atomska sila... • 1986 - Gerd Binnig, Calvin Quate i Christoph Gerber pronašli su mikroskop atomske sile (AFM), koji ima sposobnost da posmatra, meri i manipuliše materijalima do veličine dela nanometra, uključujući merenja sila svojstvena datom materijalu. Nanotehnologije u preradi drveta

  26. Uvod u nanotehnologiju • Ključni događaji ... Kvantne tačke • 1988 - Dr. Louis Brus i njegov tim u Bell laboratoriji, pronašli su da koloidni nano-kristalni poluprovodnik koji je poznat kao kvantne tačke. Ove kvantne tačke pomogle su u razumevanju odnosa veličine i boja ovih nano-kristala.Moguća primena kod tranzistora, solarnih ćelija, LED dioda , diodnih lasera, bioloških markera, a istražuje se i mogućnost primene kod kvantnih kompjutera. Nanotehnologije u preradi drveta

  27. Uvod u nanotehnologiju • Ključni događaji ... Manipulacija atomima • 1990 - Don Eigler i Erhard Schweizer iz IBM istraživačkog centra, Almaden, su iz zabave ređali atome ksenona napisali su logo kompanije putem precizne manipulacije 35 individualnih ksenonovih atoma (pomoću STM mikroskopa). *Prvi pokušaj kreiranja nanostruktura "atom po atom". Nanotehnologije u preradi drveta

  28. Uvod u nanotehnologiju • Ključni događaji ... Šta je to CNT..? • 1991 - Sumio Iijima japanski fizičar, zaslužanje za otkriće ugljeničnih nanocevi(CNT), iako je iranije bilo opažanja cevastih ugljeničnih struktura.Poput fulerena C60, ugljenične nanocevi potpunosu izgrađene od ugljenika, ali imaju cevasti oblik. Poseduju nesvakidašnja svojstva...... ponašaju se kao poluprovodnici, ali mogu daprovode elektricitet bolje od bakra... ili da prenose toplotu bolje od dijamanata... i jedni su od najčvršćih poznatih materijala.Mogu imati ključnu ulogu u praktičnoj primeninanotehnologije. Nanotehnologije u preradi drveta

  29. Ugljenične nanocevi - Carbon nanotubes – CNTIjima 1991 Single-walled carbon nanotubes SWCNT Sumio Ijima Multi-walled carbon nanotubes MWCNT

  30. film fizika Stanford University fizička hemija Nanotehnologije u preradi drveta 1993.Warren Robinett i R. Stanley Williams izumeli virtuelni realni sistem koji povezan sa STM omogućava korisnicima da “vide” i “diraju” atome

  31. Uvod u nanotehnologiju Tekst je ispisan tehnikom Dip-Pen Nanolithography(DPN)na površini manjoj od ljudske dlake i slovima debljine 50 nm • Ključni događaji ... Zapisi u nano-razmeri • 1999 - Chad Mirkin (Northwestern University) pronašao jedip-pen nanolitografiju(DPN), zasnovanoj na milenijumima staroj tehnici pisanja gušćjim perom.U ovom slučaju korsti se atomski mikroskopski vrh za nanošenje "ispisivanje" molekularnog mastila (hemikalija, metala, bioloških makromolekula i dr.) sa nanometarskom preciznošću...... ovo pruža mogućnosti nano-proiz-vodnje manjih, lakših, bržih i pouzdanijihelektronskih kola i uređaja, skladišta podataka velikog kapaciteta, kao i bioloških i hemijskih senzora. Nanotehnologije u preradi drveta

  32. Uvod u nanotehnologiju • Ključni događaji ... Šta je sledilo... • 1990-1999 - Osnivaju se prve kompanije koje se bave isključivo proizvodima nanotehnologije; prve konferencije; univerzitetski kursevi... • 1998 - Na Tehnološkom Univerzitetu Delftu, Holandija, kreiran je tranzistor od ugljeničnih nanocevi. • 1999 - James Tour i Mark Reed pokazali da pojedinačni atomi mogu delovati kao prekidači. • 2000 -Vlada SAD formira Nacionalnu Nanotehnološku Inicijativu (NNI) - ogromna sredstva za istraživanja u nanotehnologiji • 2003 - Kongres SAD usvaja Zakon o istraživanju i razvoju nano-tehnologije u 21. veku. • 2009 - Na Univerzitetu u New Yorku, kreirano nekoliko DNK nano-asemblera (samo-sklapanje sekvenci sintetičkih DNK kristala). Nanotehnologije u preradi drveta

More Related