Нанотехнологии в школьном образовании. Семинар учителей химии

1. Нанотехнологии в школьном образовании

LOGO
Нанотехнологии
в школьном образовании
Семинар учителей химии
27 января 2011 г.

2. План проведения семинара

1. Что такое нанотехнология
2. История возникновения и перспективы
развития нанотехнологии
3. Школьное «нанообразование».
Образовательный проект «Лига школ
РОСНАНО». Какой быть школе в эпоху
нанотехнологий
4. Проект NANOКЛУБ
5. Методы сканирующей зондовой
микроскопии. Научно-учебный СЗМ
комплекс - NanoEducator
2
COMPANY LOGO

3. Что такое нанотехнология

«В мире нет ничего сильнее идеи, время которой пришло»
Виктор Гюго
ЧТО ТАКОЕ
НАНОТЕХНОЛОГИЯ
3
COMPANY LOGO

4. Будущее начинается сегодня

18 в. Индустриальная (энергетическая) революция
Информационная революция
2-ая
половина
20 в.
Нанотехнологическая революция
1-ая
половина
21 в.
4
COMPANY LOGO

5.

«Нанотехнологии – это ворота, открывающиеся в иной мир»
Рита Колвелл
5
COMPANY LOGO

6. Нанотехнология

НТ – это создание и использование материалов, устройств и
технических
систем,
функционирование
которых
определяется
наноструктурой, то есть упорядоченными фрагментами размером от 1 до
100 нм.
6
COMPANY LOGO

7. Наноструктуры

Наноструктуры
– это объекты, имеющие размеры от
1 до 100 нм хотя бы в одном
направлении, принципиально
отличающиеся по свойствам от
макроскопических тел.
7
COMPANY LOGO

8. Классификация наноструктур по размерному признаку

8
COMPANY LOGO

9. Кластеры золота

AuCl3 + 3H2O + P = Au + H3PO3 + 3HCl
Микрофотография наночастиц золота
9
COMPANY LOGO

10. Фуллерены

Ричард
Бакминстер
Фуллер
С60
10
COMPANY LOGO

11. Фуллерены

11
COMPANY LOGO

12.

Лауреаты Нобелевской премии по химии
за 1996 г. за открытие фуллеренов
Ричард Смолли,
американский физик
Гарольд Крото,
британский химик
12
Роберт Кёрл,
американский химик
COMPANY LOGO

13. Нанотрубки

13
COMPANY LOGO

14. Нанотрубки

14
COMPANY LOGO

15. Нанопленки

15
COMPANY LOGO

16. Графен

16
COMPANY LOGO

17. Нобелевская премия за графен

Андрей Гейм и Константин Новоселов
(Манчестерский университет)
– лауреаты Нобелевской премии по физике
2010 г.
2217
COMPANY LOGO

18. История возникновения НТ. Перспективы развития

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НТ.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
18
COMPANY LOGO

19. Ричард Филлипс Фейнман

29 декабря 1959 г. Нобелевский
лауреат Р.Фейнман прочитал в
Калифорнийском университете
свою знаменитую лекцию «Там,
внизу, много места. Приглашение в
новый мир физики»:
«…принципы физики … не
говорят о невозможности
манипулирования
веществом на уровне
атомов».
19
COMPANY LOGO

20. Сканирующая зондовая микроскопия

Генрих Рорер
Герд Биннинг
(Швейцарское отделение IBM)
1981 г. – создание сканирующего туннельного
микроскопа, получение атомарного разрешения.
1986 г. - Нобелевская премия по физике.
20
COMPANY LOGO

21. Эрик Дрекслер

1986 г. «Машины созидания:
грядущая эра нанотехнологии»
21
COMPANY LOGO

22.

«Практически все, что
необходимо человеку для жизни и
деятельности, может быть
изготовлено непосредственно из
атомов и молекул. Все, от
продуктов питания до ядерных
электростанций в будущем, уже
завтра, создадут молекулярные
роботы из грязи, оставшейся на
коврике после того, как вы
вытерли ноги».
Ж. И. Алферов, академик,
Нобелевский лауреат
Из послания Академии наук
Федеральному Собранию, 2008 г.
22
COMPANY LOGO

23. Наногонка

«Тот, кто раньше
овладеет
нанотехнологией,
займет ведущее
место в
техносфере
будущего»
Эдвард Теллер, «отец» американской водородной бомбы
23
COMPANY LOGO

24. Перспективы России

США, Япония, Ю.Корея,
Германия
I
Тайвань, Израиль,
Сингапур
II
III
IV
Великобритания,
Франция
Россия, Китай, Канада, Индия
24
COMPANY LOGO

25.

«Развитие нанотехнологий
способно изменить облик
человечества, изменить нашу
жизнь! У нас есть нескромная
задача в этой сфере: мы хотим
стать лидерами в этом
процессе…»
Д.А.Медведев, из выступления
на открытии II Международного форума
по нанотехнологиям, 2009 г.
25
COMPANY LOGO

26. РОСНАНО

А.Б. Чубайс,
генеральный директор,
председатель правления РОСНАНО
27
«РОСНАНО –
масштабный
государственный
проект, конечной
целью которого
является перевод
страны на
инновационный путь
развития и вхождение
России в число
лидеров мирового
рынка
нанотехнологий».
COMPANY LOGO

27. Нанотехнологии в школьном образовании

НАНОТЕХНОЛОГИИ
В ШКОЛЬНОМ ОБРАЗОВАНИИ
27
COMPANY LOGO

28. Школьное «нанообразование»

28
COMPANY LOGO

29. www.nanometr.ru

29
COMPANY LOGO

30. www.popular.rusnano.com

30
COMPANY LOGO

31. Департамент образования города Москвы Московский комитет по науке и технологиям Дворец творчества детей и молодежи «Интеллект»

Департамент образования города Москвы
Московский комитет по науке и технологиям
Дворец творчества детей и молодежи
Передвижной
класс- лаборатория
«Интеллект»
«НАНОТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ»
31
COMPANY LOGO

32.

32
COMPANY LOGO

33. СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР

33
COMPANY LOGO

34. Лига школ РОСНАНО

Цель проекта:
создать условия для качественного
обновления содержания
естественнонаучного образования в
школах с ориентацией на
подготовку кадров для современной
наноиндустрии.
34
COMPANY LOGO

35. Основные принципы школы «нанообразования»

35
COMPANY LOGO

36. Образовательный центр «Участие»

36
COMPANY LOGO

37. Этапы проекта

II этап
этап
IIII этап
этап
III
III этап
этап
до 20.10.2010 г.
до 01.02.2011 г.
до 01.07.2011 г.
Подготовительные
работы по созданию
и запуску
деятельности Лиги
Учебнометодическое
обеспечение
реализации проекта
в рамках
деятельности Лиги
37
Организация
дополнительного
образования
педагогов и
учащихся
COMPANY LOGO

38. Проект NANOКлуб

ПРОЕКТ NANOКЛУБ
38
38
COMPANY LOGO

39. Цели проекта

Создание мотивационной основы для получения
школьниками основополагающих знаний
в области нанотехнологий.
Вовлечение старшеклассников в исследовательскую
деятельность, создание условий для осознанного
выбора сферы будущей профессиональной
деятельности.
39
COMPANY LOGO

40. Задачи проекта

Формирование навыков междисциплинарного мышления
Знакомство с основными понятиями
в области нанотехнологий
Знакомство с перспективами развития нанотехнологий
Формирование исследовательских навыков
в области нанотехнологий
Формирование умения представлять
результаты своей деятельности
40
COMPANY LOGO

41. Открытие NANOКЛУБА

41
COMPANY LOGO

42. Темы занятий

1.
2.
3.
4.
5.
Основные понятия НТ. Наноструктуры, их классификация
С чего всё начиналось. История нанотехнологии
Инструменты нанотехнологий. Сканирующие зондовые
микроскопы. Оптический пинцет
Методы синтеза наночастиц.
ЛР. Получение наночастиц берлинской лазури
Наноструктуры в природе. Нанобиотехнология
COMPANY LOGO

43.

1.
2.
3.
4.
5.
ПРАКТИКУМ ПО НАНОТЕХНОЛОГИЯМ
Подготовка СЗМ эксперимента.
Получение первого СЗМ изображения
Изготовление зондов и исследование влияния их
характеристик на результаты сканирования
Обработка и количественный анализ СЗМ изображений
Подготовка препарата и его исследование методом АСМ
Выполнение динамической силовой литографии
COMPANY LOGO

44. Сотрудничество с НТ-СПб

COMPANY LOGO

45. Методы Сканирующей зондовой микроскопии. СЗМ наноэдьюкатор

МЕТОДЫ СКАНИРУЮЩЕЙ
ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ.
СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР
45
COMPANY LOGO

46. NanoEducator – научно-учебный СЗМ комплекс

COMPANY LOGO

47. Состав научно-учебного комплекса

47
COMPANY LOGO

48. Техника сканирующей зондовой микроскопии

0,1-10 нм
48
COMPANY LOGO

49. Техника сканирующей зондовой микроскопии

49
COMPANY LOGO

50. Визуализация рельефа поверхности

50
COMPANY LOGO

51. Конструкция СЗМ NanoEducator

1 - основание
2 - держатель образца
3 - датчик взаимодействия
4 - винт фиксации датчика
5 - винт ручного подвода
6 - винты перемещения
сканера с образцом
7 - защитная крышка с
видеокамерой
48
COMPANY LOGO

52. Конструкция СЗМ NanoEducator

52
COMPANY LOGO

53. Металлы, полупроводники, диэлектрики, композитные материалы, полимеры

Материаловедение
Металлы, полупроводники, диэлектрики,
композитные материалы, полимеры
Поверхность полимера
Scan: 100x100nm
Пленка Al на SiO2
Scan: 6x6x0.5 μm
Золотая пленка на SiO2
Scan: 0.6x0.6 μm
53
COMPANY LOGO

54. Контроль параметров оптических накопителей данных

54
COMPANY LOGO

55.

Биологические объекты (клетки, вирусы, бактерии)
55
COMPANY LOGO

56.

Биологические объекты (клетки, вирусы, бактерии)
Эритроцит
Размер скана: 11.75x11.75мкм
56
COMPANY LOGO

57. Исследование кристаллов

Кристаллы поваренной соли на поверхности покровного стекла
56
COMPANY LOGO

58. Статическая и динамическая силовая литография

57
COMPANY LOGO

59. НАНО-АРТ

«Фантазии на тему Сальвадора Дали»
59
COMPANY LOGO

60. НАНО-АРТ

«ПРОИСХОЖДЕНИЕ НАНОСВЕТА» Steven Pollard
60
COMPANY LOGO

61. НАНО-АРТ

«ЭХО» David Derr
61
COMPANY LOGO

62. НАНО-АРТ

«ГЛАЗ НАУКИ» Teresa Majerus
62
COMPANY LOGO

63. НАНО-АРТ

Работа сделана профессором S.K. Hark’ом из Китайского
Университета Гонконга. Это не подсолнухи, как можно подумать сначала.
Это нанотрубки размером в несколько микронов, выращенные на галлиевой и
золотой подложке.
63
COMPANY LOGO

64. НАНО-АРТ

COMPANY LOGO

65.

LOGO