Номер 3, страница 74, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Строение вещества. Параграф 19. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 3, страница 74.

Условие.

• Нанотехнологии в современном мире.

Решение.

Нанотехнологии в современном мире.

Решение

Нанотехнологии — это междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки, которая занимается созданием и использованием материалов, устройств и систем, структура которых определяется на нанометровом уровне, то есть в масштабе от 1 до 100 нанометров ($1 \text{ нм} = 10^{-9} \text{ м}$). В этом масштабе вещество часто проявляет совершенно новые, уникальные свойства (физические, химические, биологические), которые отличаются от его свойств в макромире. Эти свойства открывают революционные возможности и уже находят применение в самых разных сферах человеческой деятельности.

Одним из важнейших направлений применения нанотехнологий является медицина и здравоохранение. Здесь создаются системы адресной доставки лекарств, где наночастицы, такие как липосомы или полимерные нанокапсулы, служат "контейнерами" для транспортировки лекарственных препаратов непосредственно к больным клеткам, например, к раковым опухолям. Это позволяет значительно повысить эффективность лечения и минимизировать побочные эффекты для здоровых тканей. В области диагностики нанотехнологии позволяют выявлять заболевания на самых ранних стадиях. Например, квантовые точки (полупроводниковые нанокристаллы) используются как флуоресцентные метки для высокоточной визуализации биологических процессов, а наносенсоры способны обнаруживать единичные молекулы маркеров болезней в биологических жидкостях. Также нанотехнологии вносят вклад в регенеративную медицину путем создания нановолоконных каркасов, имитирующих структуру тканей человека и служащих основой для выращивания новых клеток и органов.

В сфере электроники и информационных технологий нанотехнологии лежат в основе продолжающейся миниатюризации. Современные процессоры содержат миллиарды транзисторов, созданных с использованием нанолитографии. Ведутся активные исследования новых материалов, таких как графен и углеродные нанотрубки, для создания еще более компактных, быстрых и энергоэффективных электронных компонентов. В дисплеях уже широко применяется технология квантовых точек (QLED), которая обеспечивает более яркие и насыщенные цвета. Разрабатываются и новые типы памяти на основе наноструктур, обещающие на порядки увеличить плотность хранения информации.

Существенный вклад нанотехнологии вносят в энергетику и решение экологических проблем. В солнечной энергетике использование наноматериалов в фотоэлементах (например, на основе квантовых точек или перовскитов) позволяет повысить их коэффициент полезного действия и снизить стоимость. В области хранения энергии наноструктурированные материалы, в частности графен, используются в аккумуляторах и суперконденсаторах, что увеличивает их емкость, скорость зарядки и срок службы. Для очистки воды и воздуха создаются нанофильтры, способные задерживать мельчайшие загрязнители, бактерии и вирусы, а нанокатализаторы эффективно разлагают токсичные вещества в промышленных выбросах.

В промышленности и материаловедении нанотехнологии позволяют создавать материалы с заданными свойствами. Добавление наночастиц, например, углеродных нанотрубок, в полимеры или металлы приводит к созданию композитных материалов, обладающих одновременно высокой прочностью и легкостью. Такие материалы востребованы в авиакосмической отрасли, автомобилестроении и производстве спортивного инвентаря. Широкое распространение получили функциональные нанопокрытия, которые придают поверхностям новые свойства: гидрофобность (самоочищающиеся поверхности), повышенную износостойкость, защиту от коррозии и антибактериальные свойства.

Нанотехнологии прочно вошли и в нашу повседневную жизнь через потребительские товары. В солнцезащитных кремах используются наночастицы оксида цинка ($ZnO$) и диоксида титана ($TiO_2$), которые эффективно блокируют ультрафиолетовое излучение, оставаясь прозрачными на коже. В текстильной промышленности обработка тканей наночастицами придает им водо- и грязеотталкивающие свойства, а также антибактериальный эффект. В пищевой промышленности разрабатываются "умные" упаковки с наносенсорами, сигнализирующими о свежести продукта.

Таким образом, нанотехнологии уже оказывают глубокое влияние на современный мир, а их потенциал далеко не исчерпан. Дальнейшее развитие этой области обещает новые прорывы в науке и технике, способные решить многие глобальные проблемы человечества.

Ответ: Нанотехнологии — это область науки и техники, занимающаяся манипуляцией материей на атомном и молекулярном уровне (в масштабе 1-100 нм) для создания материалов, устройств и систем с принципиально новыми свойствами и функциями. В современном мире они активно применяются в медицине (адресная доставка лекарств, ранняя диагностика, регенерация тканей), электронике (более мощные и компактные процессоры, QLED-дисплеи, новые виды памяти), энергетике (эффективные солнечные панели и аккумуляторы), промышленности (сверхпрочные и легкие композитные материалы, функциональные покрытия) и в потребительских товарах (солнцезащитная косметика, "умная" одежда и упаковка).