13.10.2011

Нанотехнологии: взгляд в прошлое

13.10.2011 15:10

Новое – это хорошо забытое старое.

(Из мемуаров Розы Бертэн, личной портнихи
французской королевы Марии-Антуанетты , 1824).

Нанотехнологии и нанонауки по праву считаются символом научного прогресса конца 20 – начала 21 века. Этот вывод напрашивается сам собой, если сделать простой анализ научных публикаций по теме «наночастицы», показанный на рисунке справа. Рост числа публикаций по этой тематике, начиная с 90-х годов прошлого века, носит экспоненциальный (взрывной) характер. Но в этой связи сам собой напрашивается и вопрос: неужели все эти «нано-объекты» (наночастицы, нанотрубки, нанопленки и т.д.) стали известны ученым лишь 20 лет тому назад? А что было известно науке до этого момента если не об этих, то о других подобных объектах?

Тот, кто в свое время изучал коллоидную химию, может легко ответить на этот вопрос: до нанонаук были науки о коллоидах. Аналогичный ответ напрашивается после анализа научных публикаций по теме «коллоидные частицы», результаты которого показаны на следующем рисунке. В период, когда начинался «бум» публикаций по теме «наночастицы» (1992-1994гг.), число публикаций по «коллоидным частицам» начало снижаться по довольно простой причине: авторы стали переименовывать объекты своих исследований, используя более «модную» нанотерминологию: «наночастицы» или «коллоидные наночастицы». Тем не менее , число публикаций на тему «коллоидные частицы» до 1992 года было достаточно большим (около тысячи).

nano_past-02 Примерно 150 лет тому назад ученые впервые начали понимать , что объекты с размерами в нанометрическом диапазоне имеют специальные свойства благодаря большому вкладу поверхностных сил. Основоположником коллоидной химии считается шотландский химик Томас Грегем (ThomasGraham), который впервые ввел понятие «коллоид» для характеристики веществ (таких как желатин, крахмал и некоторые другие) , которые можно отделить от других веществ (таких как поваренная соль или сахар) простым диализом, поскольку «коллоиды» не диффундируют через полупроницаемую мембрану.

nano_past-03 «Золотой век» коллоидной химии, предтечи современных нанонаук, приходится на 20-30 годы прошлого столетия. В этот период (с 1924 по 1932 год) было присуждено 4 Нобелевские премии за научные достижения именно в этой области знаний:

Рихард Адольф Зигмонди, Нобелевская премия по химии 1924-1925 гг.
Теодор Сведберг, Нобелевская премия по химии 1926 г.
Жан Батист Перрен, Нобелевская премия по физике 1926 г.
Ирвинг Ленгмюр, Нобелевская премия по химии 1932 г.

Однако , примерно за 100 лет до этого появились зачатки первой технологии, основанной на образовании нанокомпозитных материалов – дагеротипии или фотографии. 19 августа 1839 года на объединенном заседании французских Академий наук и изящных искусств был предложен способ получения позитивного изображения, названный затем в честь его изобретателя, Луи Жака Манде Дагера (LouisJacquesMandeDaguerre), дагеротипией.

Роберт Корнелиус, автопортрет, дагеротип, 1839 г.

Процесс получения фотографического снимка был основан на образовании под действием света наночастиц металлического серебра в прозрачной матрице ацетата целлюлозы (фотопленке), каждая из которых являлась пикселем полученного изображения. Однако в те времена никто не догадывался о том , что подробное исследование процессов, происходящих в фотопленке или фотобумаге, приведет к появлению цифровой фотографии.

Джордж Истмэн (GeorgeEastman) изобретатель фотопленки и основатель компании Кодак

nano_past-07

В последние годы ученые во многих странах занимаются поиском исторических фактов, подтверждающих чисто интуитивное создание и использование нанокомпозитных материалов в самых различных областях человеческой деятельности. Одним из самых известных в настоящее время примеров «древней нанотехнологии» является кубок Ликурга - единственная сохранившаяся со времён античности стеклянная диатрета с фигурным узором, предположительно александрийской работы IV века н. э. Он экспонируется в Британском музее с 1958 года, после того как барон Ротшильд продал музею этот кубок за 20 тысяч фунтов.

Уникальность кубка состоит в способности менять цвет в зависимости от условий освещения: в проходящем свете стекло окрашено в светло-рубиновый цвет, а в отраженном – в зеленый.

nano_past-08 Во время посещения Британского музея я попытался сам сделать снимки этого кубка, но это оказалось не простым делом. Как видно, освещение в зале 41 музея, где он экспонируется, не очень хорошее поэтому пришлось снимать со вспышкой, но каждый раз кубок получался зеленым, хотя я несколько раз менял точку съемки. Только после четвертой попытки мне удалось получить снимок кубка, слегка окрашенного в красный цвет.

Необычные свойства кубка, которые в древности считался волшебным, удалось объяснить сравнительно недавно. Оказалось что стекло, из которого изготовлен кубок, содержит наночастицы золота и серебра в соотношении трёх к семи и диаметром около 70 нанометров.

nano_past-13 Другими примерами использования стекла, окрашенного в различные цвета за счет присутствия в нем наночастиц различных металлов, являются витражи средневековых храмов. Нанокомпозитные стекла широко использовались для декоративного украшения католических соборов во Франции, Италии, Испании и других странах Европы. Кстати аналогичная технология была использована и для изготовления стекла для «рубиновых» звезд Московского Кремля, красный цвет которого обусловлен присутствием в нем наночастиц золота.

PhD, профессор Дмитрий Муравьёв

Назад Следующая статья

Нужна консультация? Звоните +7 (495) 543 89 84

Напишите нам:

Другие новости

февраля 2018

Нанотехнологии в природе: наноструктурированные “морские ушки”

октября 2017

Нанотехнологии: взгляд в прошлое ч.3. Голубая краска Майя

мая 2017

Нанотехнологии в природе: эффект лотоса

ноября 2016

Нанотехнологии в природе: кто первым изобрел компас?

ноября 2014

Нанотехнологии в природе: наноструктурированные бабочки Амазонской сельвы.