Нанонаука: перспективи наукових досліджень

Узагальнено літературні дані та результати власних досліджень в області нанонауки, нанотехнологій, наноматеріалів. Нанонаука буде розвиватися шляхом проведення фундаментальних досліджень нанометрових об'єктів; розробки технологій синтезу наноматеріалів; вивчення їх властивостей; застосування н...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2009
Main Author: Чекман, І.С.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2009
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14995
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Нанонаука: перспективи наукових досліджень / І.С. Чекман // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 3. — С. 89-93. — Бібліогр.: 25 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-14995
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-149952025-02-09T20:14:57Z Нанонаука: перспективи наукових досліджень Нанонаука: перспективы научных исследований Nanoscience: prospects of scientific investigations Чекман, І.С. Світ інновацій Узагальнено літературні дані та результати власних досліджень в області нанонауки, нанотехнологій, наноматеріалів. Нанонаука буде розвиватися шляхом проведення фундаментальних досліджень нанометрових об'єктів; розробки технологій синтезу наноматеріалів; вивчення їх властивостей; застосування нанопрепаратів у медичній практиці, встановлення можливих токсичних впливів на організм. Доцільним буде вивчення впливу нанотехнологій і наноматеріалів на зовнішнє середовище, підготовка спеціалістів для роботи в області нанонатехнологій. Обобщены литературные данные и результаты проведенных исследований в области нанонауки, нанотехнологий, наноматериалов. Нанонаука будет развиваться путем проведения фундаментальных исследований нанометрических объектов; разработки технологий синтеза наноматериалов; изучения их свойств; применения нанопрепаратов в медицинской практике, установления возможных токсических влияний на организм человека. Необходимо изучать влияние нанотехнологий и наноматериалов на окружающую среду, готовить специалистов в области нанонатехнологий. In the article literary data and results of own investigations concerning nanoscience, nanotechnologies, nanomaterials are summarized. Nanoscience will be developed by fundamental research of nanometric objects; development of nanomaterials synthesis technologies, studying of their properties; application of nanodrugs in medical practice, establishment of their possible toxic influences on human organism. It is expedient to study influence of nanomaterials on environment, prepare specialists in nanotecnologies. 2009 Article Нанонаука: перспективи наукових досліджень / І.С. Чекман // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 3. — С. 89-93. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. 1815-2066 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14995 uk application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Світ інновацій
Світ інновацій
spellingShingle Світ інновацій
Світ інновацій
Чекман, І.С.
Нанонаука: перспективи наукових досліджень
description Узагальнено літературні дані та результати власних досліджень в області нанонауки, нанотехнологій, наноматеріалів. Нанонаука буде розвиватися шляхом проведення фундаментальних досліджень нанометрових об'єктів; розробки технологій синтезу наноматеріалів; вивчення їх властивостей; застосування нанопрепаратів у медичній практиці, встановлення можливих токсичних впливів на організм. Доцільним буде вивчення впливу нанотехнологій і наноматеріалів на зовнішнє середовище, підготовка спеціалістів для роботи в області нанонатехнологій.
format Article
author Чекман, І.С.
author_facet Чекман, І.С.
author_sort Чекман, І.С.
title Нанонаука: перспективи наукових досліджень
title_short Нанонаука: перспективи наукових досліджень
title_full Нанонаука: перспективи наукових досліджень
title_fullStr Нанонаука: перспективи наукових досліджень
title_full_unstemmed Нанонаука: перспективи наукових досліджень
title_sort нанонаука: перспективи наукових досліджень
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2009
topic_facet Світ інновацій
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/14995
citation_txt Нанонаука: перспективи наукових досліджень / І.С. Чекман // Наука та інновації. — 2009. — Т. 5, № 3. — С. 89-93. — Бібліогр.: 25 назв. — укр.
work_keys_str_mv AT čekmanís nanonaukaperspektivinaukovihdoslídženʹ
AT čekmanís nanonaukaperspektivynaučnyhissledovanii
AT čekmanís nanoscienceprospectsofscientificinvestigations
first_indexed 2025-11-30T10:13:01Z
last_indexed 2025-11-30T10:13:01Z
_version_ 1850209817233195008
fulltext 89 Нанонаука (Nanoscience: nanos — з грецької — карлик, гномик, science — наука, система знань) — нова галузь науки та виробництва, що вивчає фізичні, фізико�хімічні, біологічні, фармакологічні, токсикологічні властивості наночастинок розміром до 100 нм, можливість їх синтезу за допомогою сучасних нанотехно� логій та застосування у різних галузях народ� ного господарства, медицині, фармації. Об'єк� ти, розміром від 1 до 100 нм, відносять до на� но�, розміром від 100 до 1 000 нм — до мікро�, розміром від 1 000 нм і більше — до макро� розмірних. Для об'єктів, менших 1 нм, вико� ристовують одиницю виміру A (ангстрем). Зародження нанонауки розпочалося з лек� ції відомого американського вченого, лауреа� та Нобелівської премії з фізики Річарда Фейн� мана, яку він прочитав у грудні 1959 р. на щорічному засіданні Американського фізич� ного товариства на тему: "Внизу багато місця: запрошення увійти в нову область фізики" (There is plenty of room at the bottom: an invi� tation to enter a new field of physics). Це фак� тично було перше науково обґрунтоване дос� лідження, що спонукало вчених і практиків розпочати вивчення властивостей нанома� теріалів [12]. Інтенсивні дослідження з нано� науки розпочалися від середини 80�х років минулого століття. Отримані за допомогою нанотехнологій на� номатеріали мають різне застосування. Це і сплави нанометалів, і каталізатори, і плівки в електроніці, і магнітні матеріали, і біосенсори, і медикаменти, і спеціальні засоби для достав� ки лікарських препаратів до патологічного процесу, і захисні покриття, що наносяться на матеріали, та ін. [11, 13, 15, 19, 21, 26]. Аналіз світових досліджень свідчить, що на� нонаука буде розвиватися у таких основних напрямках [2, 4, 5, 7, 9, 17, 22]: 1) фундаментальні дослідження властивос� тей нанометрових об'єктів; 2) розробка технологій синтезу наномате� ріалів, необхідної апаратури і впровадження їх у виробництво, а також стандартів на таку продукцію; І.С. Чекман Лабораторія електронно�променевої технології неорганічних матеріалів для медицини Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона і Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця, Київ НАНОНАУКА: ПЕРСПЕКТИВИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ Наука та інновації. 2009. Т. 5. № 3. С. 89–93. Узагальнено літературні дані та результати власних досліджень в області нанонауки, нанотехнологій, нанома� теріалів. Нанонаука буде розвиватися шляхом проведення фундаментальних досліджень нанометрових об'єктів; розробки технологій синтезу наноматеріалів; вивчення їх властивостей; застосування нанопрепаратів у медичній практиці, встановлення можливих токсичних впливів на організм. Доцільним буде вивчення впливу нанотехнологій і наноматеріалів на зовнішнє середовище, підготовка спеціалістів для роботи в області нанонатехнологій. К л ю ч о в і с л о в а: нанонаука, нанотехнології, наноматеріали, перспективи досліджень. © І.С. ЧЕКМАН, 2009 N 3-09.qxd 04.06.2009 14:05 Page 89 3) вивчення властивостей наночастинок і наноматеріалів; 4) отримання нанопрепаратів для застосу� вання у медичній практиці; дослідження їх лі� кувальних та можливих токсичних власти� востей; 5) вивчення результатів застосування нано� технологій і наноматеріалів та впливу їх на зовнішнє середовище; 6) дослідження соціальних аспектів у зв'яз� ку з розвитком нанотехнологій; 7) підготовка спеціалістів для роботи в об� ласті нанонатехнологій. 1. Розвиток нанотехнологій і виготовлення наноматеріалів пов'язаний з необхідністю дослідження нових і незвичайних властивос� тей отриманих наноструктур, пристроїв. Це вимагатиме від учених розробки не тільки принципово нових теоретичних підходів по вивченню основ нанонауки, але й вирішення надзвичайно важливих завдань з квантової хі� мії і фізики, моделювання складних систем на молекулярному і атомному рівнях, а також створення моделей та дослідження поведінки наночастинок в організмі людини та в навко� лишньому середовищі. Дослідники мають вив� чити особливості взаємодії наночастинок на атомно�молекулярному рівні, їх фізичні, хі� мічні та фізико�хімічні властивості. Особливої уваги слід надати проведенню фундаментальних досліджень в області нано� біоструктур та пов'язаних з ними процесів, що торкаються нанобіотехнологій: вирішення проблем створення нанобіоматеріалів, біосен� сорів; розробка нанорозмірних зондів; вив� чення властивостей біотканин на нанорівні та ін. Теоретичні аспекти нанонауки є важливи� ми у практичному плані для більш ефектив� ного впровадження результатів нанотехно� логій у різні галузі народного господарства. 2. Застосування технології синтезу нанома� теріалів у загальному плані можна розділити на три основні групи: сухий синтез, мокрий синтез і хімічне розмелення. Перші два мето� ди відносяться до так званого отримання на� ночастинок "знизу—вверх". В основу цієї тех� нології покладено принцип отримання нанома� теріалів шляхом їх зборки з елементів менших розмірів, зокрема атомів, молекул, біологічних клітин. В Інституті електрозварювання ім. Є.О. Па� тона тривалий час проводиться розробка су� часних електронно�променевих нанотехно� логій для отримання наночастинок металів, результати яких впроваджені у військову та авіаційну промисловість, космічну галузь, а в останні роки — і в медицину. У Міжнародно� му центрі електронно�променевих технологій при Інституті електрозварювання ім. Є.О. Па� тона (науковий керівник — академік НАН Ук� раїни Б.О. Мовчан) створені промислові зраз� ки комплексів для отримання наночастинок металів у промислових умовах [7, 8]. У січні 2008 р. була створена спільна лабораторія між Інститутом електрозварювання ім. Є.О. Пато� на та Національним медичним університетом ім. О.О. Богомольця по розробці нових наноп� репаратів. Як приклад отримання наночастинок "зни� зу—вверх" можна назвати укладання атомів на кристалічній поверхні за допомогою скануючо� го тунельного мікроскопа. Цей прилад дає мож� ливість наносити один атом на інший або шари атомів однієї речовини на іншу речовину. Збірка "знизу—вверх" характерна також для біологічних структур як саморегулююча сис� тема. Деякі біологічні структури мають роз� мір нанометрового масштабу. Наприклад, ри� босома — 15—20 нм, антитіла — 10—15 нм, альбумін — 9—12 нм, ДНК — 2,5 нм, ергокаль� циферол — 1,6 нм, ретинол — 1,0 нм, АТФ — 0,95 нм, молекула води — 0,3 нм. Амінокисло� ти також мають розміри нанометрового масш� табу: найбільша амінокислота триптофан — 0,9 нм, а найменша (гліцин) — 0,42 нм. Фак� тично формування живих організмів здійсню� ється шляхом взаємодії атомів і молекул за біонанотехнологічними принципами, надзви� чайно економно та з максимальною ефектив� ністю. Світ інновацій Наука та інновації. № 3, 200990 N 3-09.qxd 04.06.2009 14:05 Page 90 Прикладом отримання наночастинок "звер� ху—вниз" є напівпровідникові пристрої, струк� тура яких формується фотолітографічною об� робкою, коли лазерний промінь руйнує напів� провідникову заготовку до створення нового матеріалу з розмірами нанометрового масш� табу. Методами отримання нанокристалічних порошків є: детонаційний, високотемператур� ний, газофазний, плазмохімічний синтези, термічний розпад і відновлення, осад з колоїд� них розчинів, молекулярних пучків, синтез високодисперсних оксидів у рідких металах [2, 7]. Незалежно від методу, при отриманні нано� частинок існує дві проблеми: отримання наночастинок певного розміру при створенні певного наноматеріалу. Сучас� ні технології не завжди дають можливість отримувати наночастинки однакових розмі� рів. Інколи домішуються величини інших роз� мірів, тому виникає необхідність забирати так звані "хвости наночастинок" іншими ме� тодами, що підвищує вартість та зменшує продуктивність таких технологій; попередження агломерації (злипання) на� ночастинок і створення стійких колоїдних систем. Для створення стійких систем до� бавляють поверхнево активні речовини, го� тують такі системи у вигляді суспензій, ма� зей, супозиторіїв. 3. Властивості наночастинок і наноматеріа� лів вивчаються в багатьох країнах світу з метою застосування отриманих речовин у різних галу� зях діяльності людини. Результати проведених експериментальних досліджень показали наяв� ність у частинок з розмірами нанометрового мас� штабу інших фізичних, фізико�хімічних, біоло� гічних, фармакологічних властивостей в порів� нянні з макрооб'єктами. У медичній практиці наночастинки завдяки маленькому розміру мо� жуть проникати безпосередньо через шкіру, органи дихання, травлення, отвори клітинних мембран або через клітинні транспортні меха� нізми і розподілятися по всьому організму. Вив� чення цих унікальних характеристик наночас� тинок дасть можливість розробити нові тех� нології в техніці, медицині, фізіології, фарма� кології, нутріцитології, сільському господарс� тві, військовій галузі та ін. [3, 4, 14, 16, 20]. 4. Медична практика потребує нових ефек� тивних препаратів для лікування різних захво� рювань. Тому одним із завдань нанотехнолгій є отримання нових медикаментів з розмірами нанометрового масштабу і вивчення їх ліку� вальних властивостей. У спільній науковій ла� бораторії "Електронно�променеві нанотехно� логії неорганічних матеріалів для медицини" Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона і Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця розроблена технологія отри� мання наночастинок оксидів міді та срібла, які за протимікробною активністю значно переви� щують оксиди даних металів звичайних розмі� рів [8]. Розробка нових технологій виготовлен� ня медикаментів для лікування різних захво� рювань має важливе не тільки медичне, але і соціальне значення [1, 10, 24, 25]. 5. Дослідження впливу нанотехнологій на зовнішнє середовище направлені на розуміння ролі нанотехнологій і наноматеріалів у навко� лишньому світі. Особливого значення набуває вивчення походження, розподіл і склад багать� ох наноструктур, що виникають природним шляхом, а також створюються у процесі вироб� ництва. Важливим уявляється дослідження взаємодії розроблених і природних нанома� теріалів з органічними і неорганічними струк� турами, перенесення ультрадисперсних части� нок в колоїдах та аерозолях, зміни пилових наночастинок у міжпланетному просторі. Вив� чення цих питань допоможе не тільки зрозу� міти атомно�молекулярні процеси в оточуючо� му світі, але й розробити дійові методи бороть� би з забрудненням навколишнього середовища, створити екологічно чисті джерела енергії, прин� ципово нові методи очистки води, біотехноло� гічні виробництва [13, 18, 23]. 6. Технічний прогрес потребує соціальної підтримки, а також призводить до значних змін у суспільному житті, причому такі зміни не Світ інновацій Наука та інновації. № 3, 2009 91 N 3-09.qxd 04.06.2009 14:05 Page 91 завжди передбачувані. За такого бурхливого розвитку нанотехнологій виникає необхідність надзвичайно ґрунтовно вивчити соціальні, етичні, економічні та екологічні проблеми, які неминуче будуть виникати при впровадженні наноматеріалів у виробництво. Більш широкий розвиток нанонауки буде сприяти розширенню знань людства про навколишній світ, а також впливати на всі аспекти суспільного життя. Уже сьогодні перед ученими стоять завдання — які напрямки нанонауки слід розвивати, а пе� ред урядами — які програми фінансувати? Як передбачити можливий негативний вплив на� нотехнологій та наноматеріалів не тільки на живі структури, але й на суспільство в цілому [5, 9, 13]. 7. Актуальним напрямком інтенсифікації досліджень нанонауки є підготовка науково� педагогічних кадрів, які будуть проводити дос� лідження та готовити відповідних фахівців з нанонауки та обмінюватися інформацією про отримані результати як в окремому науковому колективі, так і на міжнародному рівні. Це можливо на основі міждисциплінарного спів� робітництва і державної підтримки не тільки фінансової, але й організаційної та технічної для забезпечення наукових колективів відповідним обладнанням. Важливу роль має відіграти залу� чення молодих дослідників до проведення дос� ліджень в царині нанонауки, можливість їх ста� жування за кордоном у відомих центрах з нано� технологій. У США створені навчальні центри по підготовці спеціалістів з нанотехнологій, та� ка ж робота проводиться і в інших країнах. На даний час необхідно розпочати підготовку по� дібних спеціалістів і в Україні. ЛІТЕРАТУРА 1. Головенко М., Ларіонов В. Адресна доставка наносис� темами лікарських засобів до головного мозку // Віс� ник фармакології та фармації. — 2008. —№ 4. — С. 8— 16. 2. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотех� нологии. 2.е изд. Испр. — М.: Физматлит, 2007. — 416 с. 3. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. — М.: Маши� ностроение, 2007. — 496 с. 4. Кац Е.Ф. Фуллерены, углеродные нанотрубки и на� нокластеры: родословная фор и идей. — М.: Изда� тельство ЛКИ, 2008. — 296 с. 5. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. / Пер. с японск. — М. Бином. Лаборатория знаний, 2007. — 134 с. 6. Лахтин В.М., Афанасьев С.С., Лахтин М.В. и др. На� нотехнологии и перспективы их использования в ме� дицине и биотехнологии // Вестн. РАМН. — 2008. — № 4. — С. 50—55. 6. Мовчан Б.А. Электронно�лучевая нанотехнология и но� вые материалы в медицине — первые шаги // Вісник фармакології і фармації. — 2007. — № 12. — С. 5—13. 7. Москаленко В.Ф., Розенфельд Л.Г., Мовчан Б.О., Чек� ман І.С. Нанотехнології, наномедицина, нанофарма� кологія: стан, перспективи наукових досліджень, впровадження в медичну практику // 1 національ� ний конгрес "Человек и лекарство — Украина". Київ, 2008. — С. 167—168. 8. Пул Ч.�мл., Оуенс Ф. Нанотехнологии. 2�е, дополне� ное издание. — Москва: Техносфера. — 2006. — 336 с. 9. Розенфельд Л.Г., Чекман І.С., Тертишна А.І. і ін. На� нотехнології в медицині, фармації та фармакології // Фармакологія та лікарська токсикологія. — 2008. — № 1—3. — С. 3—7. 10. Трефилов В.И. Фуллерены — основа материалов бу� дущего. Киев: Изд�во АДЕФ�Украина, 2001. — 148 с. 11. Фейнман Р.Ф. Внизу полным полно места: пригла� шение в новый мир физики // Рос. хим. ж. — 2002. — Т. XLVI, № 5. — С. 406—409. 12. Фостер Л. Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности. — М.: Техносфера. — 2006. — 352 с. 13. Чекман І.С., Ніцак О.В. Нанофармакологія: стан та перспективи наукових досліджень // Вісник фарма� кології та фармації. — 2007. — № 11. — С. 7—10. 14. Чекман І.С., Корнейкова Я.М., Загородний М.І. і ін. Квантові мітки: клінічні та фармакологічні аспекти // Мистецтво лікування. — 2008. — Т. 50, № 4. — С. 72— 74. 15. Чуйко А.А., Погорелый В.К., Пентюк А.А. и др. Меди� цинская химия и клиническое применение диоксида кремния. — К.: Наук. думка. — 2003. — 415 с. 16. Agoramoorthy G., Chakraborty C. Re: introduction to nanotechnology potential application in physical medi� cine and rehabilitation // Am. J. Phys. Med. Rehabil. 2007. — V. 86, № 3. — P. 225�241. 17. Baun A. N. B., Hartmann Ж. K., Grieger Ж. et al. Ecoto� xicity of engineered nanoparticles to aquatic invertebra� tes: a brief review and recommendations for future toxici� ty testing // Ecotoxicology. — 2008. — V. 17. — P. 387— 395. Світ інновацій Наука та інновації. № 3, 200992 N 3-09.qxd 04.06.2009 14:05 Page 92 Світ інновацій Наука та інновації. № 3, 2009 93 18. Cao G., Liu D. Template�based synthesis of nanorod, na� nowire and nanotube // Advances in Colloid and Inter� face Science. — 2008. — Vol. 136. — P. 45—64. 19. Caruthers S.D., Wickline S.A., Lanza G.M. Nanotechno� logical application in medicine // Current Opinion in Biotechnology. — 2007. — Vol. 18. — P. 26—30. 20. Christian P., Von der Kammer F. Baalousha M. Nanopar� ticles: structure, properties, preparation and behaviour in environmental media // Ekotoxicology. — 2008. — Vol. — P. 326—343. 21. Elder J.B., Liu C.Y., Apuzzo M.L.J. et al. Neurosurgery in the realm of 10–9, Part 2: application of nanotechnology neurosurgery — present and future // Neusurgery. — 2008. — Vol. 62, № 2 — P. 269—285. 22. Fischer H.C., Chan W.C.W. Nanotoxicity: the growing need for in vivo study // Current Opinion in Biotech� nology. — 2007. — Vol. 18. — P. 565—571. 23. Jain K.K. The role of nanobiotechnology in drug discov� ery // Med. Princ. Pract. — 2005. — Vol. 10, № 21. — P. 1435—1442. 24. Jain K.K. Nanomedicine: application of nanobiotechnol� ogy in medical practice // Med. Princ. Pract. — 2008. — Vol. 17, № 2. — P. 89—101. 25. Medina C., Santos�Martinez M.J., Radomski A. et al. Nano� particles: pharmacological and toxicological significan� ce // Br. J. Pharmacol. — 2007. — Vol. 150. — P. 552—558. И.С. Чекман НАНОНАУКА: ПЕРСПЕКТИВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Обобщены литературные данные и результаты про� веденных исследований в области нанонауки, нанотех� нологий, наноматериалов. Нанонаука будет развиваться путем проведения фундаментальных исследований на� нометрических объектов; разработки технологий синте� за наноматериалов; изучения их свойств; применения нанопрепаратов в медицинской практике, установления возможных токсических влияний на организм человека. Необходимо изучать влияние нанотехнологий и нано� материалов на окружающую среду, готовить специалис� тов в области нанонатехнологий. К л ю ч е в ы е с л о в а: нанонаука, нанотехнологии, на� номатериалы, перспективы исследований. I.S. Chekman NANOSCIENCE: PROSPECTS OF SCIENTIFIC INVESTIGATIONS In the article literary data and results of own investiga� tions concerning nanoscience, nanotechnologies, nanomate� rials are summarized. Nanoscience will be developed by fun� damental research of nanometric objects; development of nanomaterials synthesis technologies, studying of their properties; application of nanodrugs in medical practice, establishment of their possible toxic influences on human organism. It is expedient to study influence of nanomateri� als on environment, prepare specialists in nanotecnologies. K e y w o r d s: nanoscience, nanotechnology, nanomateri� als, prospects of investigations. Надійшла до редакції 24.11.08. N 3-09.qxd 04.06.2009 14:05 Page 93