Одной из задач нанофизики является

1	Одной из задач нанофизики является опровержение специальной теории относительности Эйнштейна изучение физической природы взаимодействий нанообъектов доказательство наличия некоего эфира, заполняющего вселенную опровержение законов квантовой физики
2.	Нанотехнологии не используются (непосредственно) при разработке биосовместимых протезов направленной доставке лекарств разработке лекарственных препаратов селекции растений
3.	Спиновой кубит - это вид наноротора вид наноробота трехмерные наноструктуры, применяемые в катализе носители информации основанные на существовании спина
4.	Наиболее сильная щелочь и сильная кислота (соответственно) CsOH и HF LiOH и HI LiOH и HF CsOH и HI
5.	Единицей измерения времени в наномире служит наносекунда миллисекунда секунда световой год
6.	Реактив, позволяющий отличить муравьиную кислоту от пропионовой кислоты гидроксид меди (II) раствор йода аммиачный раствор оксида серебра бромная вода
7.	Впервые термин «нанотехнология» употребил Демокрит Норио Танигути Альберт Эйнштейн Дрекслер
8.	Нанофотоника - это раздел биологии, изучающий влияние света на живые организмы измерение скорости света с высокой точностью раздел оптики, в которой исследуются поля с малым количеством фотонов и исследуются поведение света в наномаштабах определение температуры звёзд по яркости
9.	Атом, у которого в нормальном состоянии наибольшее количество неспаренных электронов C Be O N
10.	Основной трудностью при исследовании биологических объектов контактным методом атомно-силовой микроскопии является деформация объекта иглой малость размеров объектов невозможность надёжного закрепления образцов отсутствие электропроводности образцов
11.	В 1998 г. премия Амершама по биотехнологии и фармакологии была вручена японцу Хироюки Нодзи, который открыл гены, отвечающие за продолжительность жизни экспериментально продемонстрировал работу молекулярного мотора АТФаза вывел первые гибридные овощи серии F1 синтезировал лекарство от рака крови
12.	Число всех σ- и π-связей (соответственно) в молекуле толуола 15 и 7 15 и 3 16 и 5 16 и 6
13.	Археи – это один из трёх доменов живой природы, наряду с бактериями и эукариотами. Они перспективны для создания биополимерных структур, так как выдерживают экстремальные условия среды имеют строго определённую структуру способны к самоорганизации совершенно безопасны
14.	Угловое строение имеет молекула H2S BaF2 C2H2 Ca(OH)2
15.	Нанобиология изучает микроорганизмы взаимодействие наночастиц с живыми организмами филогенез онтогенез
16.	На сегодняшний день, экспериментально продемонстрирована возможность замены желез нанообъектами доказана возможность лечения СПИДа фуллеренами получены нанороботы, способные лечить отдельно взятый гемоглобин показана возможность восстановления нервных клеток с помощью наночастиц
17.	Нанотрубки предполагается использовать для борьбы с вирусом СПИДа адресной доставки лекарств замены нервных клеток борьбы с паразитами
18.	Молекула неполярна и симметрична в соединении NO2 NH3 H2O CO2
19.	Микроскопические электронные зонды позволяют уничтожать клетки рака измерять параметры ионообмена клетки и электрический ток в нервах синтезировать новые клетки исследовать поверхность любых биологических объектов
20.	Простым примером использования нанотехнологий в современной медицине могут быть нанороботы, способные уничтожать клетки рака наноскальпели, которыми пользуются нанороботы хирургические лазеры дезинфицирующие растворы, в которых образуются наночастицы – мицеллы

Задачи требуют подробного, обоснованного решения. Ответы «да» и «нет», не считаются правильными. В вопросах, где требуется получить численное значение, надо привести полное решение, с законами и формулами, на основании которых было получено решение. Это поможет нам адекватно оценить ответ, если Вы случайно ошиблись в расчетах.

При решении некоторых задач могут понадобиться справочные данные, которые не приводятся в тексте задачи. Например, в задаче №2 это удельное сопротивление меди. Также, в тексте могут содержаться данные, которые не нужны при решении. Задачи включают в себя 2-3 вопроса, за ответ на каждый из которых проставляется определённое количество баллов. Максимальное количество баллов за вопрос указано в скобках.

Конечно же, задачи нужно решать самим, при этом можно пользоваться любыми справочными и учебными материалами, ресурсами интернета.

Задача №1.

На рисунке представлено изображение, полученное с помощью атомно-силового микроскопа. Размеры по осям X и Y указаны в микрометрах, по Z в нм.

1.  Что, по-вашему, здесь представлено? (3 балла)

2.  Можно ли получить такой же кадр, с помощью оптического микроскопа? (2 балла)

3.  Какое явление положено в основу работы атомно-силового микроскопа. (1 балл)

1.  Я считаю, что это волокна органического происхождения, возможно, дерево.

2.  Нет, потому что в оптический микроскоп невозможно получить изображение размером менее 0,1 мм.

3.  В основу работы АСМ положено силовое воздействие между образцом и иглой зонда.

Задача №2.

На рисунке представлена электрическая цепь, в которой роль сопротивления играет медная пленка, вырезанная в виде параллелепипеда, с размерами 15мкм×1.5мкм×20нм. Сопротивление такого резистора 100 Ом. Напряжение подается вдоль пленки. ЭДС источника 2 В, внутреннее сопротивление 0.1 Ом. Ёмкость конденсатора 1 мкФ.

1. Какой ток покажет амперметр? (2балла)

2. Каким должно было быть сопротивление данного резистора, если свойства тонких пленок меди, были бы такими же, как и свойства массивных проводников из меди? (3балла)

1.  Амперметр покажет ток I = U/R = 2 В/100 Ом = 0,02 А = 20 мА

2.  Если у тонкой пленки меди были бы такие же свойства, как и у массивных проводников, то резистор был бы рассчитан на R = (r × l)/S = (0,0175 (Ом×мм2)/м × 15×10-6м)/20-6мм = 0, Ом = 8,75 мОм.

Задача №3.

Два иона фуллерена С60, имеющие противоположный по знаку, и равный по модулю заряд 1.6×10-19 Кл, находятся на расстоянии 10 см.

1. Чему равно отношение кулоновской силы, действующей на молекулы, к силе гравитационного взаимодействия между ними? (3 балла)

2. Назовите аморфные формы углерода. (1 балл)

3. Назовите аллотропные (различные по кристаллическому строению) формы углерода.(1 балл)

1.  ---

2.  Кокс, бурый и каменный уголь, активный уголь, сажа.

3.  Графит, алмаз, карбин, фуллерены, углеродные нанотрубки, графен, аморфный углерод.

Задача №4.

Электромоторы бактерий работают очень эффективно. Бактерии плавают со средней скоростью около 25 мкм/с, но некоторые виды могут двигаться поступательно со скоростью 100 мкм/с. Это означает, что за одну секунду бактерия перемещается на расстояние, которое в десять раз превышает ее собственную длину. Электромотор бактерий вращается со скоростью, 100 оборотов в секунду. Один полный оборот ротора связан с переносом через мотор 1000 протонов.

1. Если бы пловцы преодолевали за одну секунду расстояние, так же в 10 раз превышающее их собственный рост, то, приблизительно за какое время они бы проплывали стометровую дорожку плавательного бассейна? (1 балл)

2. Какой заряд пройдет через мотор за 1 мин?(3 балла)

3. Какова сила тока через мотор? (2балла)

1.  Рост пловца – 170 см è за 1 секунду проплывает 17 м, а 100 м – за 100/17 с = 5, 88 с.

2.  За 1 мин мотор сделает 100 об./с*60 с = 6000 оборотов, пропустит через себя 6000 об.* 100 p+/об. = 600000 протонов, значит, 600000 p+*1,6×10-19Кл = 9,6×10-15Кл.

Задача №5.

На рисунке представлены изображения участка поверхности пленки никеля, полученные сканирующим туннельным (слева) и атомно-силовым (справа) микроскопами. Однако на самом деле ни один из рисунков не является истинным изображением поверхности.

1. В каких случаях получаются такие изображения? (3 балла)

2. Что такое кантилевер? (1 балл)

3. Что такое конволюция?( 2 балла)

1. Такие изображения получаются, когда происходит деформация рассматриваемого объекта.

2. Кантилевер – гибкая консоль с острой иглой – зондом, закрепленной на его кончике.

3. Конволюция – свертка формы иглы и рельефа поверхности.

Задача №6.

Кристалл поваренной соли имеет кубическую форму и состоит из чередующихся ионов Na и Cl. Плотность соли 2200кг/м3.

1. Найти среднее расстояние d, между центрами ионов. (4 балла)

2. Перечислите основные свойства кристаллов. (1 балл)

3. Является ли обычное стекло кристаллом?(1балл)

1. d = 3√(M/2NAρ) = 3√((58,5г/моль)/2*6,022×10-23моль*2200кг/м3) = 2,8×10-10м.

2. Кристаллы всегда геометрически правильной формы, их кристаллические решетки построены из повторяющихся одинаковых структурных единиц.

3. Нет, стекло – это аморфное тело. Оно находится между жидким и твердым состояниями, но не кристаллизуется.

Задача №7.

По гипотезе Луи де Бройля, любой частице, обладающей импульсом p, соответствует длина волны λ:

,

где h постоянная Планка.

1. Какая длина волны соответствует фуллерену С400 , движущемуся со скоростью 100 нм/с? (2 балла)

2. Если мы точно знаем импульс фуллерена, то по соотношению неопределённостей Гейзенберга, мы не можем точно определить его координаты. Насколько это верно? (2 балла)

1.  λ=h/m*v = 6,626×10-34Дж×с/8×10-24кг*10-7м/с = 828,25м.

2.  Верно, так как по Гейзенбергу невозможно определить направление отскока.

Задача №8.

Волокна полидиацетилена с добавлением нанотрубок, при протекании тока меняют цвет с голубого на красный. Минимальный ток, при котором наблюдается изменение цвета композитных волокон диаметром 11 мкм, составляет 10 мА при комнатной температуре. Кроме того, при не очень больших токах такое изменение цвета обратимо. Скорость переключения составляет 2 сек. Удельное сопротивление композита составляет 10-4Ом*м.

1. Где можно использовать такие волокна? (2 балла)

2. Какое минимальное напряжение нужно приложить к концам волокна, диаметром 11 мкм и длиной 10 мм, чтобы его цвет стал красным? (2 балла)

1.  Такие волокна можно использовать в различных индикаторах и в светящихся и меняющих цвет гирляндах для праздников.

2.  U=IR=10-2А*((10-4Ом×м*10-2м)/π(5,5*10-6м)2) = 10-2А*94,985*10-30Ом = 9,5*10-33В.

Задача №9.

Материалы, полученные методом интенсивной пластической деформации (ИПД), широко используются в медицине. К примеру, титановые штифты используются в стоматологии.

Под ИПД понимается кручение, растяжение, волочение материала. При растяжении металлов, разрыв происходит в том месте, где имеются дефекты структуры.

Процесс волочения представлен на рисунке. После прохождения через волочильный глазок сечение нити уменьшается.

1.Имется совершенно однородная титановая нить без дефектов. Значит ли это, что при растяжении, она не может быть разорвана вообще никакой силой?(2 балла)

2. Почему, несмотря на то, что нити при волочении приходится передавать большие усилия, тонкая часть, прошедшая через глазок не разрывается, а толстая часть при этом деформируется? (3 балла)

3. Приведите примеры использования материалов, полученных методом ИПД. (1 балл)

1.  Она может разорваться, т. к. у каждого материала есть свой предел максимального натяжения.

2.  Возможно, силы воздействия уравновешиваются.

3.  Канитель(люрекс).