I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í

Prezentace na téma: "I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í"— Transkript prezentace:

1 I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í
Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie CZ.1.07/2.2.00/ I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

2 I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í
Nanotechnologie I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í Mgr. Daniel Šrajbr Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

3 Nanotechnologie v současnosti jedno z nejzajímavějších odvětví vědy
studium a využitím materiálů o velikosti částic od 1 do 100 nm (10-9 – 10-7 m) materiály s částicemi na úrovni nanometrů mají výrazně odlišné vlastnosti od klasických materiálů zasahují do současných oborů a dnešního průmyslu (např. sportovní průmysl, elektronika nebo automobilový průmysl) Srovnávací měřítko

4 Nanotechnologie srovnání jedné částice o velikosti nanometru s velikostí fotbalového míče je stejné, jako srovnání velikosti fotbalového míče a Země Velikost nanočástice

5 Kostelní vitráž s nanočásticemi Au
Nanotechnologie Historie pigmenty maleb v jeskyních pravěkých lidí barva Lykúrgových pohárů a skla obecně (nanočástice Au) vitrážová okna kostelů (nanočástice Au) Malba z jeskyně Lascaux (nanopigment) Likúrgovy poháry Kostelní vitráž s nanočásticemi Au

6 ≈ Nanotechnologie Historie 1959 – Richard Feynman - přednáška na téma:
1974 – poprvé slovo „nanotechnologie“ použil (Norio Taniguhi) architekt Buckminster Fuller – podle něj získaly název „fullereny“, které mají podobnou konstrukci jako konstrukce jeho kupolí Norio Taniguhi „Tam dole je spousta místa“ Kupolovitá střecha Fulleren ≈

7 Nanotechnologie Metody studia AFM (Atomic Force Microscopy)
funguje na základě van der Waalsových sil přístroj obsahuje: • tenký hrot na ohebném nosníku • odrazovou plošku na ohebném nosníku • zdroj laserového paprsku • záznamovou destičku hrot se pohybuje po povrchu vzorku v linkách postupně se vykreslují jednotlivé křivky na záznamovou destičku křivky se v počítači poskládají vedle sebe a vytvoří tak pomocí softwaru počítače 3D snímek AFM Snímek

8 Nanotechnologie Metody studia AFM
záznamová destička Metody studia AFM AFM Snímek laser ohebný nosník s hrotem odrazová ploška - výsledný AFM snímek barevně neodpovídá reálnému povrchu! intenzita zvolené barvy pouze dokládá intenzitu přijatého signálu zkoumaný povrch

9 Nanotechnologie Metody studia Tyndallův jev
- nastává v nehomogenním prostředí (např. roztok nanočástic, ale ne jen jejich) - svazek světelných paprsků (fotonů) se po dopadu na částice v roztoku rozptýlí a při bočním pohledu vytváří viditelný kužel, v případě malých částic (např. nanočástic) jen difuzní světelný pruh - důkaz malých částic (nejen nano) v roztoku Difuzní světelný pruh Elektronový mikroskop - využíváno zobrazení pomocí elektronů - elektrony mají menší vlnovou délku = mohou zobrazit drobnější předměty a struktury - příkladem je SEM = skenovací elektronový mikroskop

10 Nanotechnologie Příprava X top-down bottom-up
příklad přípravy metodou bottom-up: - 5ml roztoku AgNO3 (0,005 mol/dm3) - 5 ml NH3 (0,025 mol/dm3) - 10 ml NaOH (0,025 mol/dm3) zamíchat - 5 ml glukózy (0,05 mol/dm3) přidat najednou a ostře míchat 5 minut (proto, aby vznikaly malé částice)  z čirého roztoku vznikají nanočástice stříbra!!! top-down z velkých částic nanočástice bottom-up z roztoků nanočástice

11 Nanotechnologie Nanočástice uhlíku
výroba např. kondenzací uhlíku (ty vznikají působením laseru na grafit) Fullereny  z 50 až 70 atomů C jméno dostaly podle architekta Buckminstera Fullera existují nejen umělé, ale i přirozeně v zemské kůře složené z pravidelných pěti a šestiúhelníkových cyklů Fulleren 2 Fulleren 3

12 Nanotechnologie Nanočástice uhlíku Nanotrubičky
Nanotrubička Nanočástice uhlíku Nanotrubičky lehké, ale zároveň 1000x pevnější než ocel!!! složené z šestiúhelníkových kousků např. výroba odlehčeného sportovního vybavení Nanovlákna vlákna o velikosti 20 až 500 nm velký povrch, nízká hmotnost, mnoho malých pórů vyráběny z různých polymerů podle budoucího použití tým prof. Oldřicha Jirsáka vyvinul přístroj pro průmyslovou výrobu nanovláken „Nanospider“

13 Nanospider 2 (tvorba vláken z tekutého polymeru)

14 Nanotechnologie Některé odlišné vlastnosti nanočástic od klasických materiálů barva Ag – žluto-černá Au – barvy závislé na tvaru/velikosti nanočástic Různě velké částce absorbují různé vlnové délky světla a různé vlnové délky proto také emitují. Tím je způsobeno jiné zbarvení roztoku. Barva nanočástic stříbra Barva nanočástic zlata

15 Nanotechnologie Některé odlišné vlastnosti nanočástic od klasických materiálů antibakteriální účinky – ponožky s nanostříbrem pevnost materiálů voděodolnost • např. omyvatelné nebo samočistící materiály, díky nanovýběžkům, které zachycují vzduch mezi vodou a povrchem a tím minimalizují dotykovou plochu Ponožka se stříbrnými nanočásticemi Nesmáčivé povrchy 1 Voda na nesmáčivém povrchu 1 Nesmáčivé povrchy 2 Voda na nesmáčivém povrchu 2

16 Nanotechnologie Použití nanomateriálů a nanotechnologií
odlehčené sportovní vybavení voděodolné povrchy a oblečení povrchy odolné poškrábání Budoucí potenciál využití samoreplikační výrobní systémy (malé přístroje schopné výroby, ale i obnovy sebe sama) čistší výroba malých přístrojů a zařízení bez odpadů vesmírný výtah na oběžnou dráhu Země (pás z nanotrubiček vedoucí od povrchu Země až na obježnou dráho) bioobleky (např. nové obleky pro kosmonautiku) nanopaliva rychlejší sekvenování DNA tetování pro stanovování obsahu cukru v krvi diabetiků doprava léčiv v těle na konkrétní místo nová generace elektroniky a mobilních telefonů čištění vody (výzkumem v tomto směru se zabývá i Katedra fyziklání chemie Univerzity Palackého v Olomouci Boty ošetřené nanočásticemi Sportovní vybavení s nanomateriály Telefon s povrchem z nanočástic Přípravek na auta s nanomateriály Ponožky s nanočásticemi stříbra

17 Nanotechnologie UP v Olomouci provádí výzkum v olasti nanotechnologií
prokázány nepříznivé účinky nanostříbra na organismus octomilky obecné ekologická likvidace sinic nanočásticemi Fe současné studium oxidů železa v nanorozměrech - studium imunonanotechnologií Rizika nanotechnologií - nutnost počítat s potenciálním nebezpečím!!! podle prvních studií se např. fullereny nezdají zcela neškodné (nepříznivý vliv např. na perloočky) potenciální škodlivost „nanostříbra“ vymývaného z funkčního oblečení na bakterie v přírodě Poznámka: S ohledem na prokázaný vliv na živé organismy je vhodná opatrnost při užívání ale i při likvidaci nanomateriálů.

18 I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í
Konec Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

19 Literatura Srovnávací měřítko ( com_content&view=article&id=567:nanotechnologie &catid=85:aktualni&Itemid=95) Velikost nanočástice ( Barva nanočástic stříbra ( Barva nanočástic zlata ( Ponožka se stříbrnými nanočásticemi ( Nesmáčivé povrchy 1, ( Voda na nesmáčivém povrchu ( Voda na nesmáčivém povrchu ( Fas%E1dna_farba_s_lotosov%FDm_efektom% AE.htm) Malba z jeskyně Lascaux (nanopigment) ( Likúrgovy poháry ( stopach-davnych-nanotechnologu) Kostelní vitráž s nanočásticemi Au ( Richard Feynman ( wisdom-from-richard-feynman/) Norio Taniguhi ( Fulleren (

20 Kupolovitá střecha - (http://bfi-internal.org/dsnews/v11_no3.html)
AFM snímek ( Difuzní světelný pruh v roztoku nanočástic ( Fulleren ( Fulleren ( Nanotrubička ( Nanospider ( Nanospider 2 (tvorba vláken z tekutého polymeru) ( =com_content&task=view&id=44&Itemid=44) Přípravek na auta s nanočásticemi ( Sportovní vybavení s nanomateriály ( ( Ponožky s nanočásticemi stříbra ( Boty ošetřené nanočásticemi ( Telefon s povrchem z nanočástic (