18 ноября 2017 Г. Нанотехнологии и наноматериалы Российские нанотехнологии STRF.RU регистрация вход

   
Подписка
Главная / Новости и События / Новости нанотехнологий
Редколлегия
Контакты
Размещение рекламы
Партнёры
форум
В мире НАНО
Реклама

RusNanoNet

Новости и События

Новости нанотехнологий

25.04.2016   Химия в 21 веке

Синтез малых и больших молекул протекает во Вселенной, за пределами Земли, на Земле в процессе жизнедеятельности растений, микроорганизмов и животных осуществляется человеком в лабораториях и на заводах. Химия как наука и технология с момента своего возникновения прошла много этапов эволюции.

В 20 веке в центре внимания ученых и технологов были молекулы, химия была наукой о строении, свойствах и методах получения молекул. Синтезированные молекулы поступали к специалистам, которые из этих молекул изготавливали вещества и материалы для различных отраслей хозяйства: машиностроения, энергетики, электроники, медицины, легкой промышленности и т.д. Химия стала основой индустрии большинства отраслей хозяйства. Такое разделение труда при производстве долгое время удовлетворяло спрос потребителей на вещества и материалы.

К настоящему времени число искусственно синтезированных молекул исчисляется десятками миллионов. Кажется, что химия подошла к уровню, когда она в состоянии решить любые задачи, возникающие перед человечеством, – создать лекарство от многих болезней, материалы с любым наперед заданным набором характеристик и т.д.

Главный редактор, академик РАН М.В. АЛФИМОВ

Однако в конце 20 века стали формироваться новые вызовы, на которые традиционная химия отвечать уже не могла. Вот эти вызовы: а) потребность во всех отраслях промышленности в многофункциональных материалах, б) персонификация спроса и в) необходимость снижения энергоемкости производств химических веществ и материалов на их основе (химическая промышленность, производя 6 % промышленной продукции, потребляет 12 % всей производимой электроэнергии).

Вызовы серьезные, и в 21 веке химия будет обязана ответить на эти вызовы. Вера в успех основана на опыте Природы, которая производит именно многофункциональные материалы, которые у каждого организма персонифицированы по химическому составу и архитектуре. Кроме того, для осуществления всех химических и физических процессов синтеза молекул, материалов и органов Природа использует мало энергии.

Анализируя подходы, с помощью которых Природа достигает своих результатов, можно выделить главные: а) создаваемые вещества и материалы имеют многомасштабный состав и иерархическое строение, б) в большинстве химических синтезов используются каталитические реакции, в) широко используются процессы самоорганизации реагентов и структур, г) все химические превращения осуществляются в нано- и микрообъемах, д) для синтеза веществ и материалов Природа использует очень ограниченный набор технологий.

Задачи научно-технического прогресса требуют сегодня от химии изобретения похожих подходов при создании новых синтетических веществ и материалов для различных отраслей индустрии и разработку технологий производства, отвечающих этим спросам.

В настоящее время наиболее активно разрабатывается направление химии и материаловедения, связанное с созданием многомасштабных иерархических материалов на основе наноструктур, – нанокомпозитные материалы. Органические и неорганические наноструктуры обладают уникальными физико-химическими характеристиками, квантово-размерными свойствами. Варьируя химический состав и архитектуру частиц, можно широко изменять их свойства. Это позволяет получать большое разнообразие нанокомпозитных материалов в рамках единой технологии их получения.

Можно утверждать, что на ближайшие десятилетия объектами основного внимания химиков будут наноструктуры, в которых молекулы и атомы связаны ковалентными или /и межмолекулярными связями. Уже сегодня активно разрабатываются структуры с различной архитектурой расположения атомов в нано- и микрообъеме пространства. Исследуется связь пространственного расположения атомов и молекул с физическими и химическими свойствами таких ансамблей.

Задача конструирования и получения многофункциональных материалов требует понимания того, на каком уровне масштаба материала рождается то или иное свойство материала.

Еще более важно научиться манипулировать атомами и молекулами в нанообъеме пространства. Вероятно, задача создания нано- и микрореакторов и разработка технологий синтеза веществ и структур в таких реакторах будет самой трудной, поскольку для ее осуществления нужно иметь точное знание о закономерностях протекающих процессов, их зависимости от архитектуры реактора и химического состава реакционной смеси и т.д.

Главный редактор, академик РАН М.В. АЛФИМОВ

Журнал «Российские нанотехнологии» №3–4 2016 год



обсудить публикацию

версия для печати



ай вао
Интервью

Композиты на острие 3D-принтинга


Учёные СПбПУ и Сколтеха разрабатывают «софт» и «железо» для трёхмерной печати композиционных изделий

читать полностью читать полностью




Acta Naturae



© ООО «Парк-медиа», 2007-2008

Разработка - Metric

Все права защищены
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100