Нанохимия. «Нанотехнология», «нанохимия», объекты нанометровых размеров, законы квантовой механики и классической физики, шкала размеров объектов наномира, наносистемы, кластеры, наноматериалы, наночастицы, характеристика нанообъектов по размерному признаку. Прикладная нанохимия, теоретическая нанохимия, экспериментальная нанохимия, перспективы развития нанотехнологии и нанонауки: задачи крактосрочных, среднесрочных и долгосрочных проектов.
Объекты нанохимии и уникальные свойства наночастиц.
Наносистемы. Классификация объектов нанохимии: наночастицы из атомов инертных газов, наночастицы металлов, нанотрубки, фуллерены, ионные кластеры, фрактальные кластеры, молекулярные кластеры. Примеры уникальных свойств некоторых наночастиц: серебро, оксид цинка, диоксид кремния. Химические нанореакторы: щелочные и щелочноземельные металлы, переходные элементы, элементы 8-й группы, подгруппа меди и цинка, подгруппа бора.
Химическая связь и квантоворазмерные эффекты наночастиц.
Виды химической связи, действующей в наносистемах: ионная связь, ковалентная связь, металлическая связь, водородная связь, Ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Валентность. Кристаллическая решетка, диполь-дипольное взаимодействие. Магнитные характеристики наночастиц, ферритин.
Получение наночастиц.
Диспергационные и конденсационные методы. Стабилизатор наночастиц. Магические числа. Электровзрывной метод получения наночастиц. Консервация наночастиц. Химический синтез наносистем. Особенности химических свойств наночастиц и нанокластеров. Химическое восстановление для получения наночастиц металлов в жидкой фазе. Реакции в дендримерах. Радиационно-химическое восстановление. Фотохимический синтез. «Золь-гель» метод. Методы получения наночастиц металла.
Наноматериалы и перспективы их применения.
Факторы, определяющие уникальные свойства наноматериалов. Уникальные свойства наноматериалов. Нанопорошки. Аморфное состояние. Аморфно-нанокри-сталлическое состояние. Нанопористый углерод. Полимерные нанокомпозиты. Нанокомпозиты с сетчатой структурой. Слоистые нанокомпозиты. Нанокомпозиты, содержащие металл или полупроводник. Молекулярные нанокомпозиты. «Умные» наноматериалы. Биомимитические наноматериалы (биомиметики). Ферромагнитная жидкость.
Объекты исследования нанохимии — ультрадисперсные вещества, полученные конденсацией паров и осаждением из растворов; аэрозоли и коллоидные растворы, природные вещества, состоящие из многоатомных молекул; продукты полимеризации, тонкого помола твердых веществ или интенсивного распыления жидкости; блочные твердые тела, в которых границы блоков столь выражены, что сами блоки можно рассматривать как квазичастицы; глины и морские взвеси; донные отложения и т. д.
Особая роль углерода в наномире.
Фуллерены. Молекулы фуллеренов С60 и С70. Галогенирование фуллеренов. Свойства хлорпроизводных фуллерена. Оксиды фуллерена. Фуллерены с внедренными частицами металлов. Фуллериты и их свойства. Углеродные нанотрубки, графен, получение углеродных наноструктур, электродуговое распыление графита, лазерное испарение графита, метод химического осаждения из пара (каталитическое разложение углеводородов), радиочастотное плазмохимическое осаждение из газовой фазы и рост при высоком давлении и температуре.
Медицинская и экологическая нанохимия.
Квантовые точки и их роль в диагностике. Сенсоры пероксида водорода. Сенсоры pH. Экспресс-анализаторы. Роль нанокапсул и наносфер в терапии рака, гепатита, ВИЧ. Биологическая усвояемость. Криохимические технологии в наномедицине. Наночастицы благородных металлов. Нанокристаллические оксиды. Нанотехнологии в борьбе с онкологическими заболеваниями. Фильтрующие мембраны, нанополотенца и др. Создание наночастиц в биологических тканях, однослойные углеродные нанотрубки с адсорбированными антителами. Иммунонаносферы для избирательной фототермической терапии и наносферы для комбинированной терапии рака и обнаружения опухолей. Лечение рака груди с помощью комбинации люлиберина, цитотоксического белка и наночастиц оксида железа. Опухоль-ориентированные системы доставки. Лечение раковых метастазов, фуллерерновые наношарики в терапии рака. Нанохимические технологии и охрана окружающей среды.