- •Введение
- •Глава 1 Использование нанометодов в научных исследованиях
- •§ 1.1. Нанобиотехнологии
- •§ 1.2. Наноэлектроника
- •§ 1.3. Международный томографический центр. Наномагнетики
- •§ 1.4. Нанобезопасность
- •Глава 2 Наноисследования и нанотехнологии в оптике
- •§ 2.1. Основные задачи нанофотоники
- •§ 2.2. Лампа Накамуры
- •§ 2.3. Лазерный ключ
- •§ 2.4. Волоконные лазеры
- •§ 2.5. Отклонение света назад
- •Глава 3 Методы исследования и анализа наноструктур § 3.1. Электронная микроскопия
- •§ 3.2. Дифракционный анализ
- •§ 3.3. Спектральные методы
- •§ 3.4. Методы определения размеров наночастиц
- •Глава 4 Зондовые нанотехнологии § 4.1. Ближнепольная оптическая микроскопия
- •4.1.1. Зонды бом на основе оптического волокна
- •4.1.2. «Shear-force» метод контроля расстояния зонд-поверхность в ближнепольном оптическом микроскопе
- •4.1.3. Конфигурации бом
- •§ 4.2. Методы сканирующей зондовой микроскопии
- •4.2.1. Сканирующая туннельная микроскопия
- •4.2.2. Атомно-силовая микроскопия
- •4.2.3. Электросиловая микроскопия
- •4.2.4. Магнитно-силовая микроскопия
- •§ 4.3. Военные приложения нт
- •§ 4.4. Электроника, фотоника, магнитные материалы
- •§ 4.5. Компьютеры и коммуникационные устройства
- •§ 4.6. Программное обеспечение и искусственный интеллект
- •§ 4.7. Материалы
- •§ 4.8. Источники и аккумуляторы энергии
- •§ 4.9. Камуфляж и средства маскировки
- •§ 4.10. Распределенные датчики
- •§ 4.11. Обычные виды вооружений
- •Глава 5 применение нанотехнологий § 5.1. Объекты нанометрового масштаба и пониженной размерности
- •§ 5.2. Атомные манипуляции с помощью стм
- •5.2.1. Удаление атомов
- •5.2.2. Осаждение атомов
- •5.2.3. Перемещение атомов вдоль поверхности
- •§ 5.3. Самоорганизация
- •§ 5.4. Оптические свойства наноструктур
- •5.4.1. Наноструктуры для применения в оптоэлектронике
- •5.4.2. Действие мощных нано- и фемтосекундных лазерных импульсов на кремниевые наноструктуры
- •§ 5.5. Фуллерены и углеродные нанотрубки
- •§ 5.6. Метаматериалы и оптические свойства наноструктур
- •Приложение Перспективы и возможные последствия нанореволюции
- •Три основных типа экономики
- •Вместо послесловия
- •Список литературы
- •Оптические свойства наноматериалов
- •Кристаллы
- •680021, Г. Хабаровск, ул. Серышева, 47.
§ 1.4. Нанобезопасность
Очень малые размеры объектов, которыми оперируют нанотехнологии, предопределяют их уникальные возможности и одновременно обуславливают труднопредсказуемые воздействие на окружающую среду и здоровье человека. О необходимости изучения физико-химических свойств наноматериалов, разработке новых методов исследования их токсичности и возможностях управления глобальными нанорисками ведутся активные дискуссии во всем мире.
Нанотехнологии уже стали коммерческой реальностью: по данным американского агентства Lux Research, в 2006 году на мировых рынках присутствовало около 600 наименований изделий, использующих нанотехнологии. В основном это первое поколение промышленных наноматериалов – краски, покрытия, косметика. В список вошли также солнечные экраны, медицинские бандажи, одежда, пищевые добавки, упаковки, а также светодиоды, используемые в компьютерах, мобильных телефонах, цифровых камерах, и т.д. На стадии разработок находятся преимущественно наноматериалы для фармацевтики, медицинской диагностики, очистки воды, производства и сбережения энергии [13].
Учитывая широкие применения создаваемых человеком наноматериалов в будущем и разнообразие проявляемых ими физических, химических, биологических свойств, очень важно уже сегодня выявлять и детально исследовать связанные с ними потенциальные риски. Например, углеродные нанотрубки могут быть совершенно безопасными, но могут и проявлять асбестноподобные свойства. Или другой пример: золото, которое «в норме» не взаимодействует с другими веществами, на наноуровне становится реактивным. Достоверно известно, что вдыхаемые легкими наночастицы, попадая в кровь человека и распространяясь по организму, могут проникать в разные органы и разрушать клетки. Данных о токсичности этих частиц, их поведения в окружающей среде и в организме человека еще очень мало. Пока нет стандартной терминологии, общепринятых характеристик токсичности наноматериалов; не сформулированы требования к их безопасности.
Первой программой, обратившейся к исследованиям рисков наноматериалов, стала американская «Национальная нанотехнологическая инициатива» (ННИ), принятая в 2000 году. Около 5 % ежегодного бюджета ННИ – а это примерно 50–60 миллионов долларов – выделяется на разработку эффективных методов оценки токсичности наноматериалов и их влияния на окружающую среду и здоровье человека. Идея ответственных и безопасных научных исследований проходит красной нитью и через европейскую Стратегию в области нанотехнологий, утвержденную в 2005 году. Ранее европейская комиссия одобрила «принцип предосторожности» в применении к нанотехнологиям. Он подразумевает разработку общих представлений о том, как оценивать риски и управлять ими в случае, когда наука не располагает достоверными и исчерпывающими знаниями в рассматриваемой области. Далеко не простым является вопрос о применимости существующих методологий оценки токсичности новым наноматериалам. В качестве ответа был принят принцип «case by case», означающий что вопросы применимости существующих методов в каждом конкретном случае решаются отдельно [13].
Венцом европейских инициатив в области нанорисков можно назвать «Свод правил по ответственным и безопасным исследованиям в нанонауках и нанотехнологиях», одобренный в феврале этого года. Документ призывает использовать в работе такие принципы, как открытость, прозрачность исследований; их безопасность для людей, животных, растений или окружающей использование инноваций; ответственность ученых за социальные и этические последствия нанотехнологий в настоящем и будущем. Этот документ рассматривается как основа диалога европейцев с третьими странами международными организациями.
Контрольные вопросы
Что такое нанодиагностика и нанодетекция?
Что такое нанолекарство?
Что такое нановакцина?
Что изучает нанонаука?
В чем заключается смысл нанотехнологий и какова их роль в будущем развитии техники?
Что такое молекулярный магнетик?
Что такое МР-томограф и его роль при исследовании магнетиков?
Какие материалы называются магнитоактивными?
В каких отраслях народного хозяйства применяются нанотехнологии?
Какими особенными свойствами обладают наноматериалы?
Рекомендуемая литература [1–18].