Нанохимия – размерный предел химии?
Похоже, да. Нанохимия – химия и технология объектов, размеры которых порядка 10-9 м (кластеры атомов, макромолекулы).
Нанотехнологии – это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Поэтому переход от «микро» к «нано» – это качественный переход от манипуляции веществом к манипуляции отдельными группами атомов.
Углеродная нанотрубка длиной два микрона и диаметром 1,2 нм представляет собой листок графита в атом толщиной, который свернут в цилиндр. Молекулы оксида фуллерена C60O в обычных условиях соединяются в разветвленный полимер. Однако при проведении этой реакции в нанотрубке, молекулы образовали прямую линию, потому что стенки пробирки не давали им разветвляться.
Когда речь идет о развитии нанотехнологий, имеются в виду три направления: изготовление электронных схем (в том числе и объемных) с активными элементами, размерами сравнимыми с размерами молекул и атомов; разработка и изготовление наномашин; манипуляция отдельными атомами и молекулами и сборка из них макрообъектов.
Разработки по этим направлениям ведутся уже давно. В 1981 году был создан туннельный микроскоп, позволяющий переносить отдельные атомы. Туннельный эффект – квантовое явление проникновения микрочастицы из одной классически доступной области движения в другую, отделенную от первой потенциальным барьером. Основой изобретенного микроскопа является очень острая игла, скользящая над исследуемой поверхностью с зазором менее одного нанометра. При этом электроны с острия иглы туннелируют через этот зазор в подложку. Однако кроме исследования поверхности, создание нового типа микроскопов открыло принципиально новый путь формирования элементов нанометровых размеров. Были получены уникальные результаты по перемещению групп атомов, их удалению и осаждению в заданную точку, а также локальной стимуляции химических процессов. Есть фото надписей, полученных отдельными атомами.
Нанохимия также включает синтез нанодисперсных веществ и материалов, регулирование химических превращений тел нанометрового размера, предотвращение химической деградации наноструктур, способы лечения болезней с использованием нанокристаллов.
Направления исследований в нанохимии:
– Разработка методов сборки крупных молекул из атомов с помощью наноманипуляторов; изучение внутримолекулярных перегруппировок атомов при механических, электрических и магнитных воздействиях.
– Синтез наноструктур в потоках сверхкритической жидкости; разработка способов направленной сборки нанокристаллов с образованием фрактальных, каркасных, трубчатых и столбчатых наноструктур.
– Разработка теории физико-химической эволюции ультрадисперсных веществ и наноструктур.
– Получение новых нанокатализаторов для химической и нефтехимической промышленности; изучение механизма каталитических реакций на нанокристаллах.
– Изучение механизмов нанокристаллизации в пористых средах в акустических полях; синтез наноструктур в биологических тканях; разработка способов лечения болезней путем формирования наноструктур в тканях с патологией.
Работает Институт нанотехнологий международного фонда конверсии (Москва). Можно почитать: Сергеев Г.Б.Сергеев Г.Б. Нанохимия. М.: Изд-во МГУ, 2003.
Кто нами руководит? Нейрохимия.
Пить или не пить – вот в чем вопрос! И на него призвана ответить нейрохимия – раздел биохимии, изучающий химические и клеточные механизмы деятельности нервной системы. Нейрохимия подразделяется: на общую, изучающую химические свойства нервной системы вне связи с конкретной физиологической деятельностью; и функциональную (частную), изучающую химические и молекулярные механизмы деятельности нервной системы в процессе реализации той или иной физиологической функции.
Функциональная нейрохимия – раздел нейрохимии, изучающий химические процессы, протекающие при функционировании нервной системы. Познание химических механизмов деятельности мозга является не только задачей биологии, но имеет значение в стремлении человека к осознанию самого себя как личности, к пониманию своего места и роли на Земле. Нервная система представляет собой биологическую структуру, главные функции которой состоят в прямом или опосредованном управлении важнейшими функциями организма, а также в регуляторной и интегрирующей роли по отношению к процессам, протекающим в целостном организме человека или животного. Поэтому нейрохимия – одна из наиболее сложных, современных и бурно развивающихся областей биохимии и нейробиологии. Она тесно связана с такими направлениями биологии, как морфология и физиология нервной системы, молекулярная биология и генетика, а также с рядом клинических дисциплин, в частности – с нейропатологией и психиатрией.