УДК 371.3:54

 ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ

В ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Бекжанова Э.К.

АОО «Назарбаев интеллектуальные школы» Филиал «Назарбаев интеллектуальная школа» физико-математического направления г.Семей.  г.Семей, Республика Казахстан

This article contains information about the use and significance of nanomaterials in the process of preparing students for the project activities.

Мына мақалада оқұшылардың ғылыми жобалармен айналысу барысында наноматериалдардың қолданылуы мен рөлі.

Существуя в современном мире,  учащиеся, занимающиеся проектной деятельностью все чаще ощущают тот колоссальный поток информации связанный с устройствами, предметами, материалами в названиях которых присутствует приставка «нано»: наноматериалы, нанороботы, нановолокна, нанороботы и многое другое. Нанохимия - область науки, занимающаяся получением и изучением свойств частиц, имеющих размеры которых порядка 10-9 м, то есть несколько нанометров. Считаю важным внедрять в проектную деятельность учащихся элементы нанотехнологии для того, чтобы выпускники школ имели представление о нанонауке и ее роли в естественно-научных дисциплинах. Сейчас нетрудно быть грамотным человеком, имея интернет-ресурсы, современную научную литературу. В виду того, что в школьной программе не предусмотрен раздел по нанонауке и нанотехнологиям, мы вводим изучение этого курса в проектную деятельность учащихся интегрируя с другими предметами. Эти эксперименты можно проделать в любой школьной лаборатории на эллективных курсах. Прежде чем выполнять с учащимися довольно серьезные проекты, необходимо провести работы в группах в виде мини-проектов, мини-исследований. К примеру можно провести следующие работы: «Приготовление и свойства магнитной жидкости – коллоидного раствора магнетита в воде», Получение наночастиц оксида железа(III) термическим разложением комплексов нитрата железа(III) c многоатомными спиртами. Получение пирофорных металлов - железа, кобальта и никеля - разложением их солей. Получение наночастиц серебра. Получение наночастиц берлинской лазури KFeFe(CN)6. Далее работы модно усложнять, предлагая учащимся более весомые задачи. Учащиеся должны быть теоретически подготовленными и иметь представление о предстоящих работах. В ходе обсуждения учитель должен быть готов отвечать не только на неизбежно возникающие вопросы, но уметь связано, излагать материал. По мере проведения работ учащиеся в большей мере начинают интересоваться наноматериалами. К наноматериалам условно относят дисперсные и массивные материалы, содержащие структурные элементы (зерна, кристаллиты, блоки, кластеры и т.п.), геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми функциональными и эксплуатационными характеристиками.

Классификация наноматериалов:

«Внешние»: нанокластеры, нанопленки, нанонити, наноточки.

«Внутренние» нанотрубки, нанопористые материалы.

В экологическом отношении перспективными направлениями являются использование фильтров и мембран на основе наноматериалов для очистки воды и воздуха, опреснения морской воды, а также использование различных сенсоров для быстрого биохимического определения химического и биологического воздействий, синтез новых экологически чистых материалов, биосовместимых и биодеградируемых полимеров, создание новых методов утилизации и переработки отходов. Кроме того, существенное значение имеет перспектива применения нанопрепаративных форм на основе бактериородопсина. Исследования, проведенные с натуральными образцами почв, пораженных радиационно и химически, показали возможность восстановления их с помощью разработанных препаратов до естественного состояния микрофлоры и плодоносности за 2,5-3 месяца при радиационных поражениях и за 5-6 месяцев при химических.

Используя химические методы, учащиеся получают коллоидные частицы-мицеллы гидрозолей золота, серебра, которые достигают в длину 1000 нм. В результате исследований оказалось, что наночастицы золота, соединенные с фрагментами молекул полистирола и полиэтиленоксида, при попадании в воду объединяются своими полистирольными фрагментами в цилиндрические агрегаты-мицеллы.

Также учащимися был сделан интегрированный проект по химии и информатике, суть которого состояла в получении гидрозолей золота и нанесение их на нуклеотиды, а затем упаковка их информации.

В качестве веществ, переводящих наночастицы золота в раствор мы используем обычные природные полимеры – желатин и агар-агар. Таким образом, можно если имеется возможность получать нанопорошки, растворимые в воде с образованием ярко-красных растворов, содержащих коллоидные частицы золота, но предварительно необходима обработка полимеров золотохлороводородной кислотой, а затем восстановителем.

Конечно же хочется отметить необходимость сотрудничества школ с ВУЗами, научными центрами, так как ими оказывается большая помощь в организации проведения экспериментов (наличие наномикроскопов, современных приборов, реактивов).

Все работы проделанные учащимися это только начало, так как необходимо проделать гигантский фронт работы, для того чтобы получить такие объекты чтобы можно было их применять в медицине в качестве лекарства против рака, в промышленности в качестве катализаторов, в пищевой промышленности как индикаторы вредных веществ в продуктах питания, очитки воды и во многих других отраслях.

Хочется отметить, что не все наноструктуры находят применение, так как нанонаука еще очень молода, поэтому пока только небольшая часть ее достижений доведена до уровня нанотехнологий, однако процент реализации все время растет.  Поэтому, считаю, что через несколько десятков лет наши дети, которые именно сегодня начали заниматься этой нелегкой наукой будут ведущими специалистами, знаменитыми учеными именно в этой области принесут всему миру то, что неудовалось открыть на протяжении многих веков. Они будут недоумевать - как же мы могли существовать без нанотехнологий, материалов  разработанных на основе наночастиц с уникальными характеристиками, вытекающих из микроскопических размеров их составляющих.