Олимпиада по нанотехнологиям
1. Почему автор эмблемы расположил гнома между фуллереном и Луной? (2 балла)
2. Когда – то, говорят, Чингис-хан приказал каждому из своих воинов принести по камню к его шатру. Приказано-сделано. Выросла гора. А что если каждый человек на земном шаре принесет по одной единственной квантовой точке (диаметр 10 нм, плотность материала 7 г/см3) и положит ее около штаб-квартиры Государственной Корпорации «Роснанотех» в кучу, то какую массу будет иметь эта куча (2 балла)?
3. Искусственный атом
Атом, как учили древние, - это неделимая часть материи, несотворимая (как показали тщетные попытки алхимиков сделать философский камень) и неуничтожимая (как показывает современная наука, здесь, правда, есть исключения). А что такое «искусственный атом» (1 балл)? Кто и по каким причинам его впервые так назвал (1 балл)? Где применяются такие атомы и образуют ли они «молекулы» или кристаллы (2 балла)? Предложите схемы синтеза «искусственных атомов» (2 балла).
4. Радуга
Цвет в окружающем мире придает радость нашему существованию. Дневной свет – «белый». Почему (1 балл)? Почему закат бывает красный (1 балл)? Почему мокрый асфальт темный, а толченое стекло белое (1 балл)? Если солнечный свет падает под определенным углом в водяную пыль от мощного фонтана, возникает радуга… Что бы изменилось, если бы размер капель уменьшился до единиц нанометров (2 балла)?
5. История с вином
Сегнетова соль, иногда образующаяся в бутылках старого хорошего вина, дала название одному из важнейших классов современных материалов – сегнетоэлектрикам.
1. Кто и когда открыл сегнетоэлектричество (1 балл)?
2. Что это такое (2 балла) и где сегнетоэлектрики применяются (2балла)?
3. Какова формула (1 балл), форма кристаллитов (2 балла) и механизм образования сегнетовой соли из вина (1балл)?
4. Может ли она образовывать хиральные формы (2 балла) и двойниковые домены (2 балла)?
5. Если получить сегнетову соль в виде нанокристаллитов, то как это скажется на ее сегнетоэлектрических свойствах (3 балла)?
6. Существуют ли примеры того, когда материал НЕ следует переводить в нанодисперсное состояние из-за потери важных функциональных свойств? (2 балла)
6. Загрязнение наночастицами атмосферы
При вспыливании нанопорошков наночастицы выделяются в атмосферу, в воздух рабочей зоны на производстве.
Как называется дисперсная система, где твердая частица составляет дисперсную фазу, а воздух дисперсионную среду (1 балл)? Что такое седиментация (1 балл)? Какой закон описывает движение частиц в гравитационном поле, напишите его формулу (1 балл)? Рассчитайте время, которое понадобится для полного осаждения наночастицы оксида алюминия размером 53 нм в воздухе в комнате высотой 3 метра (3 балла)?
7. Поведение наночастиц в водной среде
Разными путями наночастицы могут попадать в воду, водоемы, реки. В силу того, что в водной среде много веществ, поведение наночастиц будет разным
Скажите, что такое дисперсная система (1 балл) и какие виды дисперсных систем вы знаете (2 балла)? Согласно какой теории на границе «твердая частица – жидкость» образуется двойной электрический слой (2 балла)? Какое влияние на толщину двойного электрического слоя оказывают растворимые соли в растворе (3 балла)? Что такое коагуляция (она же агрегация частиц) и как она связана с толщиной двойного электрического слоя (3 балла)? Расположите в порядке усиления коагуляции наночастиц водоемы с разной соленостью: Атлантический океан, озеро Байкал, Красное море, Азовское море (3 балла)?
