N ANOTECHNOLOGIE VE VÝUCE NEJEN FYZIKY NA STŘEDNÍ ŠKOLE N A VELIKOSTI ZÁLEŽÍ Lucie Kolářová Pravidelná setkání v laboratoři fyziky

P ROČ ZAČLENIT POZNATKY Z NANOVĚDY A NANOTECHNOLOGIÍ DO VÝUKY NA STŘEDNÍ ŠKOLE ? 1) příprava nové generace vědců, techniků a inženýrů pro další rozvoj nanotechnologií (pokud se na vzdělávání nezaměříme, může to mít vliv na dostatek kvalifikovaných odborníků pro další výzkum) 2) přírodovědná gramotnost (možnost diskuse o nových poznatcích vědy a umět se vypořádat s každodenními situacemi v souvislosti s novými technologiemi, dokázat zhodnotit pozitiva i negativa nových technologií) 3) zájem a motivace žáků pro výuku přírodovědných předmětů (žáci se dozvídají o nanotechnologiích z médií, setkávají se se spotřebitelskými produkty obsahující nanomateriály atd.)

K LÍČOVÉ POJMY PRO NANOTECHNOLOGIE Velikost a škála Poměr plochy povrchu k objemu Tyto dva koncepty jsou nezbytné pro pochopení vlastností materiálů závisejících na velikosti a dalších pojmů nanotechnologií.

V ELIKOSTI A „ SVĚTY “ Úkol č. 1: Ke každému objektu přiřaďte nejlépe vyhovující rozměr a seřaďte je od nejmenšího k největšímu.

M ĚNÍME VELIKOST Nanoobjekty jsou přibližně tisíckrát menší než průměr lidského vlasu!

T ESTOVÁNÍ STUDENTŮ 1. otázka: Kolik nanometrů je v jednom metru? Úspěšnost: 73% 2. otázka: Který z objektů patří do nanosvěta (1-100 nm)? Úspěšnost: 27% 3. otázka: Zmenšováním rozměru částic v materiálu se povrch a reaktivita ……………………… Úspěšnost: 9%

V ELIKOST, ŠKÁLA ( A TVAR ) vizualizace: video: Powers of Ten – Ultimate Zoom - the zooming strategy na základě zkušeností odhadujeme chování materiálu – nefunguje to (mění se chování, síly, …) každý svět má svého průvodce – velikost objektů, jejich chování, jak je lze pozorovat s velikostí se mění také tvar (gazela nemůže mít velikost slona)

P ŘEDSTAVA MILIARDY A MILIARDTINY NANO... pochází z řečtiny a znamená „ trpaslík “... jako předpona se používá k vyjádření jedné miliardtiny 1 nm = m 1 m = nm Úkol č. 2: Odhadněte : Jaký objem bude mít zrnek hrubozrnné soli? Do 1 mililitru se vejde ……………….. kusů zrnek hrubozrnné soli soli.

Vyberte jednu z možností:

Příprava „nanoroztoku“ Připravíme si 9 zkumavek, vodu a potravinářské barvivo. Do první zkumavky dáme 1 ml barviva a 9 ml vody, koncentrace v této zkumavce bude desetinová v porovnání s počáteční koncentraci barviva. Do druhé zkumavkydáme 1 ml roztoku z první zkumavky a 9 ml vody, koncentrace ve zkumavce bude setinová k původní koncentraci barviva. Tento proces opakujeme až k deváté zkumavce – poslední zkumavka obsahuje „nanoroztok“.

D ĚKUJI ZA POZORNOST Literatura: Bonner T. J., Na velikosti záleží, Mladá fronta a. s., Edice Kolumbus, 2008 Blonder R., Sakhnini S., Teaching two basic nanotechnology concepts in secondary school by using a variety of teaching methods, Chem. Educ. Res. Pract., 2012, 13, 500 – 516 Stevens S. Y., Sutherland L. M., Krajcik J. S.: The big ideas of nanoscale science & engineering: a guidebook for secondary teachers, NSTApress 2009, ISBN , p Hájková Z., Přehled „nanodemonstrací“, Příloha k disertační práci, Praha, 2014