Работа на тему: «Эпоха нанотехнологий в области биотехнологии» Выполнила: Усеналиева Алия
Первый в России 27 ноября 2012 Президент Республики Татарстан Рустам Минниханов и председатель правления РОСНАНО Анатолий Чубайс открыли в Казани первый нанотехнологический центр.
Основные этапы в развитии нанотехнологии: 1959 г. Лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман заявляет, что в будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что угодно. 1981 г. Создание Бинигом и Рорером сканирующего туннельного микроскопа - прибора, позволяющего осуществлять воздействие на вещество на атомарном уровне. 1982 -85 гг. Достижение атомарного разрешения. 1986 г. Создание атомно-силового микроскопа, позволяющего, в отличие от туннельного микроскопа, осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими. 1990 г. Манипуляции единичными атомами. 1994 г. Начало применения нанотехнологических методов в промышленности.
Почему «нанотехнологии» - это интересно? бактериофаг Частица Au, окружённая более мелкими Вирус гриппа Наномир живёт внутри нас и работает на нас !!! Мозаика из 1 нм С 60
Нанотехнологии: место среди других наук волос пылевой клещ человек Биология НАНОТЕХНОЛОГИ И Химия, атомная и ядерная физика атомы континент Социальные науки Земля Геология планеты Астрономия клетка Можно заставить наномир работать на нас !!!
В нашу эпоху все более ясным становится, что превосходство будет у тех стран, которые развивают электронику, нанотехнологии и биотехнологии. Эта новая наука, способная управлять атомами, стремительно входит в человеческую жизнь. Что же представляет собой наука НАНОТЕХНОЛОГИЯ?
Нанотехнология — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомарной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.
Применение нанотехнологий • Замена природных производителей пищи (растений и животных) аналогичными функционально комплексами из молекулярных роботов. Они будут воспроизводить те же химические процессы, что происходят в живом организме, однако более коротким и эффективным путем. • Например, из цепочки "почва - углекислый газ - фотосинтез - трава - корова - молоко" будут удалены все лишние звенья. Останется "почва - углекислый газ - молоко (творог, масло, мясо)". Такое "сельское хозяйство" не будет зависеть от погодных условий и не будет нуждаться в тяжелом физическом труде. А производительности его хватит, чтобы решить продовольственную проблему раз и навсегда. • Срок реализации – вторая - четвертая четверть XXI века.
Нанотехнологии в растениеводстве • На сегодняшний день наноматериалы и нанотехнологии находят применение практически во всех областях сельского хозяйства: растениеводстве, животноводстве, птицеводстве, рыбоводстве, ветеринарии, перерабатывающей промышленности, производстве сельхозтехники и т. д. • Так, в растениеводстве применение нанопрепаратов, в качестве микроудобрений, обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и увеличение урожайности (в среднем в 1, 5 -2 раза) почти всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (хлопок, лен) культур. Эффект здесь достигается благодаря более активному проникновению микроэлементов в растение за счет наноразмера частиц и их нейтрального (в электрохимическом смысле) статуса. • Ожидается также положительное влияние наномагния на ускорение (вернее сказать, на увеличение продуктивности) фотосинтеза у растений. • Нанотехнологии применяются при послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля, хранении яблок в регулируемых средах, озонировании воздуха.
Применение наноэлектротехнологий в производстве зерновых культур • Биологически активные наночастицы железа могут помочь повысить урожайность некоторых зерновых культур от 10 до 40%. • Новые нанотехнологии СВЧ-предпосевной обработки семян и дезинсекции осуществлялись как альтернатива химическим методам. Для дезинсекции зерна и семян был использован импульсный режим СВЧ-обработки, который за счет сверхвысокой напряженности ЭМП в импульсе обеспечивает гибель вредителей и насекомых. Установлено, что для 100%-го эффекта СВЧ-дезинсекции необходима доза не более 75 МДж на 1 т семян
Применение нанотехнологий в овощеводстве • Мониторинг разработанных нанотехнологических процессов и наноматериалов подтверждает, что применение нанопрепаратов в овощеводстве обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и увеличение выхода готовой продукции. • Почти для всех технических и продовольственных культур – картофеля, овощных, плодово-ягодных, хлопка и льна показатели урожая увеличились в 1, 5 -2 раза. • Нанотехнологии уже активно внедряются при послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля, хранении яблок регулируемых средах, озонировании воздушной среды.
Применение нанотехнологий в растениеводстве закрытого грунта • • Ультрафиолетовое излучение (УФИ) в растениеводстве — наименее исследованная часть спектрального диапазона оптического излучения. Для повышения урожайности и качества продукции теплиц имеются резервы, пока не получившие широкого распространения, но которые могут быть использованы в решении основных проблем растениеводства защищенного грунта. УФИ применяют в селекционных целях и предпосевной обработке семян. При непосредственном воздействии на растения излучение может служить эффективным регулятором основных процессов метаболизма в живых биообъектах. В результате разработки и применения методов УФИ получены положительные данные по борьбе с вредителями сельскохозяйственных растений, а также гипотетические предпосылки по денитратизации почвы.
Применение наночестиц при проращивании семян • Наночастицы, благодаря своему малому размеру, исчисляемому в нанометрах, легко проникают в клетки животных и человека, чуть труднее – в клетки растений по причине их прочной, твёрдой клеточной стенки. • Исследователи отмечают, что семена некоторых видов растений способны накапливать тяжелые металлы, такие как барий или свинец. На основании этого существует предположение, что некоторые наноразмерные частицы будут также проникать сквозь оболочку семян и влиять на их прорастание.
Применение нанотехнологий при хранении плодоовощной продукции • • Примером использовании ненотехнологий при хранении плодоовощной продукции служит облучение растений когерентным светом. Яблоки двух сортов — Антоновка обыкновенная и Синап северный обрабатывали квазимонохроматическим светом с высокой и низкой когерентностью. Высококогерентное излучение с шириной спектральной линии менее 1 нм получено с помощью гелийнеонового лазера.
Нанотехнологии в борьбе с нитратами • Одним из острых вопросов в растениеводстве является восстановление качества за раженной нитратами почвы. Химические методы по очистке почвы от нитратных соединений не дают желаемых результатов из-за их сложности и больших материальных затрат. • Заслуживают внимания теоретические предпосылки для разработки способа очистки почвы от нитратных соединений, основанного на воздействии энергии УФИ на биологический объект — растение и почва. Для полного восстановления нитратов до усвояемой формы азота требуются затраты энергии 575, 6 к. Дж/моль.
Нанотехнологии в кормопроизводстве • • Многие хозяйства, основной деятельностью которых является производство мясного и молочного скотоводства, самостоятельно занимаются выращиванием фуражного зерна. Курским НИИ агропромышленного производства было показано, что протравливание посевного материала и обработка посевов в период кущения полимерным биоцидом (БИОПАГ) повышает урожайность ярового ячменя, яровой пшеницы и гороха. Это дает возможность снизить себестоимость кормов, а следовательно, решить поставленную задачу развития молочного и мясного скотоводства.
Удобрение из нанотрубок • Исследователи Арканзаского университета Литл- Рокского Нанотехнологического Центра установили, что экспозиция семян томатов в питательном растворе, содержащим углеродные нанотрубки приводит к их более быстрому и усиленному прорастанию. • Учёные считают, что углеродные нанотрубки могут стать открытием для всего сельского хозяйства, открыв эру удобрений нового типа.
ОПАСНОСТИ, СВЯЗАННЫЕ С НАНОТЕХНЛОГИЯМИ • Биологическая угроза С 60 — одной из трёх основных форм чистого углерода. Чтобы определить токсичность молекул, американский ученый- биолог Ева Обердёрстер для начала испытала C 60 на водяных блоках — добавила эти молекулы в 10 -литровые резервуары с этими маленькими ракообразными. По прошествии 48 часов биолог заглянула к дафниям и увидела в аквариуме повышающуюся смертность. Выявленный эффект делает наноматериал "умеренным ядом": он немного более ядовит, чем никель, но всё же не так опасен, как химикалии, который содержатся в сигаретном дыме и автомобильных выхлопах. Следующий опыт Обердёрстер проводила с участием окуней. C 60 загрузили в аквариум с рыбами. По истечении тех же двух суток ни одна из рыб не умерла и не продемонстрировала изменений в поведении, но у окуней обнаружилось серьёзное повреждение мембран мозговых клеток. Ущерб был выше в 17 раз по сравнению с рыбами, плавающими в обычной воде. Конечно же, не все наноматериалы обладают такими же вредными для живых существ свойствами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Прояснив понятие нанотехнологии, обозначив её перспективы и остановившись на возможных опасностях и угрозах, хочу сделать вывод: • Я считаю, что нанотехнология – это молодая наука, результаты развития которой могут до неузнаваемости изменить окружающий мир. И каковы будут эти изменения - полезными, несравненно облегчающими жизнь, или вредными, угрожающими человечеству - зависит от взаимопонимания и разумности людей. А взаимопонимание и разумность напрямую зависят от уровня гуманности, предполагающей ответственность человека за свои поступки. Поэтому важнейшей необходимостью в последние перед неизбежным нанотехнологическим «бумом» годы становится воспитание человеколюбия.
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Работа на тему Эпоха нанотехнологий в области биотехнологии
nano_v_s.kh_galieva_z.9_klass.ppt