Третьяков Ю.Д. Нанотехнологии. Азбука для Всех
Подождите немного. Документ загружается.
ЭЛЕКТРОННЫЙ
НОС
(E-nose)
ПОМНЮ
боЛ
ЬШ
ОЙ.
весь
З
ОЛ
О
Т
ОЙ
п
одс
о
х
ш
и
й
И
по
ре
л
е
вш
ий
Сад.
п
о
м
н
ю
кле
нов
ые
алле
и,
ТОН
К
ИЙ
а
ро
м
а т
о
п
а
вш
е
й Л
ИС
ТВЫ
и
-
за
пах
анто
нов
с
к и
х
я
б
л о
к,
за
п
а х
м
е
д
а
и
о
се
н
не
й
с
вежес
ти
...
И
.
А
.
Б
унин.
<·АuтоновСl(
ие
яблоки»
Ме>ФунаJXЩНЫЙ
СИМJ1O]И)'М
00
>'1eI<I"pO+IНЫМ
IЮCRМ
и
ЯЗLOOIМ
ISOEN
2001
з -в
....
2007'_
е.н"'
·
11<:n:pб)J>r
ТfМIП1O(8
CltМПозиумв:
Эncкrpoнныc:
носы
н
IIJЫКН
:
мпept18.
'ТЫ
COICOP08.
CCtЩ)НbIC
CIfC"'ItМЫ,
lЩJOбorщ
~
EиocaщJы.""""='
.......
резептсоы,
http
~_Is0en2007.spb.nJ
~tww.d"""""'1I
Чере
з з
а
п
а х
и
ч с
ло
век
воспринимае
т
окру
ж
а
ющи
й
м
и
р
,
о
дн
а
к
о
вс
е
м хор
о
шо
из
в
ест
н о
.
ч
т
о
.
к
прим
ер
у
.
со
бачи
й
нос
г
о
р
а
з
л
о чувс тни
тель
н
сс
к
з
а
п
а
х
а
м,
ч
ем
ч е
л
о
ве
че
с
к и й
.
По
э
том
у
в
си
т
уаци
ях
,
ко
т
л
а т
р
е
б
у
е
т
с я
и
дти
п
о
с
ле
д
у
пр
е
е
ту
п
н
и к
а
и
л и
иск
а
ть п о стр
ад
а
вше
го
п
о
д р
азва
л
и
н
а
м
и
р
азр
ушенны
х
з
е
мл
е т
р
я
с е
н
и
е
м до
м
о
в
,
пров
еря
ть
н
аличи
е вз
рыв
н
о
ю
ус
тройс
тв
а
и
ли
иск
а
ть
с
п р ят
а
н н
ые
н
арко
тики
,
при
г
лаш
аю
т
кино
ло
г
а с
соб
а
кой
.
О
днако
н
а
тренировал.
соб
ак у
-
э
т
о
д
олг
ое
и
д о
р о
г
о
ст
о я
щ
е е
меро
прия
тие
.
К
т
о
му
же
п о
тр
е
бно
с
ти
в
опр
е
де
ле
нии
о
гро
мно
го
м
н
о
жест
в а
з
а
п
а
х
о
в
превыш
аю
т
во
змо
ж
но
сти
об
уч
ении
с
о б
а
к
.
В
ероя
т
ным
ре
шени
е
м
э т
о
й п
р
обл
е
м
ы
я
вля
егся
р
азрабо
тка
у
ч е
ными
т
а
к
н азы
ва
е
мо
го
эл
е
к
тр
о
н н
о
г
о
нос
а
-
искус
ственно
г
о
органа
обоняния
и
ли
пор
г
а
ти
в
ной
ла
бо
рат
о
р
и и
,
которая
по
зво
ля
ет
кач
ествен
но
и
коли
чественно
анали
зиров
а
ть
газ
ы
,
пре
п
о
с
т
а
вл яя
н
ужную
информацию
в
сч
ит
а
н
н
ы
е
минуты
.
В
ра
зрабо
тк
у
эле
к
т
р
о
н н
о
г
о
но
са
ак
тивно
включилось
мно
жес
тво
научных
ко
л
лек
тивов
во
многих
с
транах
мир
а
.
вс
ле
дствие
чего
эт
от
термин
с
тал
собира
те
л
ьным
поня
тием
:
о
дно
временно
ра зраба
тывае
тся
множес
тво
р
азных
концепц
ий
и п р и
н
ци
п
о
в
функционирования
т
а
к
и х
аппара
тов
.
Они
мо
гу
т
бы
ть
основаны
н
а
быстрой
газ
о
в
о
й
хрома
тографии
дЛЯ
ра
з
де
лении
с
ложных
по
составу
г
а
з
о
в
ы
х
смес
ей
и
пос
ле
д
у
юш
ем
д
е
т
е
кт
и
р
о
ва
н
и
и
о
т
де
льных
компонен
тов
,
например
му
лыисенсорными
по
лупрово
цнико
выми
ма
трицами
,
ус
тройс
т ва
ми
на
поверх
нос
тных
а
к
у
ст
и
ч
е
с
к и
х
во
лнах
:
на способе
масс
сп ек
троме
три
ч
ес
ко
г
о
ан
а
ли
за
;
на
прин
ципс
д
ет
е
к т
и
р
о
в
а
н
и
я
мо
ле
к у
л
с
испо
ль
з
ованием
у
г
л
е
р
од
н
ы
х
н
анотру
б
ок
:
н
а
по
л
у
чении
ан
али
ти
ч
еского
о
тклика
з
а с
ч
е
т
оп
тич
еско
го э
ф ф
е
кт
а
мно
гокр
а
тною
по
лно
го
внутр
енн
е
го
от
р
а
же
н
и
я
в
п
лосково
лново
дной
оп
тиче
ской
яч
сйк
е
и
проч
,
Тем
не
мен
ее
,
общими
дл
и
всех
вариан
т
о
в
«эл
е
к
т
р
о
н н
о
г
о нос
а
»
я
вляю
тся
с
ле
дующие
п р и
н
ц
и
п
ы
:
высокая
чув
с
тви
те
льн
ос
т
ь
(нижний
пре
де
л
обнаружени
я с
ос
тавл
я е т
д
е с
ят
ки
пико
г
р
а
м
м
вещ
ес т
ва)
,
бы
с
тр
о
та
а
нали
за
,
расп
о
зн
а
вание
огро
много
мно
жес
тва
р
азных
з
а
па
х
о
в
и
уник
альная
миниа
тюрнос
т
ь
(н
априм
ер
,
т
о
н
к
а я
кр
емние
вая
пл
а
ст и
н
а
-
ч
ип
с
п
лош
алыо
по
р
я
дка
2
мм
2
,
со
держ
ащи
й р
яд
нанос
снсоров
М
Я
рас
по
знавания
мо
л
ек
у
л И
ин
те
грированный
с
микропро
цессором
и
ли
компью
тером)
.
348
НАнаТЕхналагии
Рис.
1.
Чи
гнв
а
с
г
и
н
а
-эхе к
г
оонно
го
носа,
и з
2200
я ч
ее
к
-
ан
али
з
ат
оро
в
Sensation.
у
н
иве
рс
и
те
т
Б
ер
кли
.
США
(слева).
Б
ы
ст
ры
й
г
а
з
о
в
ы
й
хро
ма
тс
граф
GC/SAW
лабора
то
р
но
г
о
т
ипа
(с
пра
ва)
Еще
в
1998
году
Ральф
Меркле
и
Эрик
Дрек
с
лер
пре
д
ложили
принцип
опре
де
лении
ра
з
лич
ных мо
лекул
с
помощью
мо
дифицированных
углеродиьо:
нанотрубок
.
в
том
чис
ле
по
зволяю
щих
и
де
нтифицирова
ть
во
збу
дителей
забо
лева
ний
.
п
ере
л
аюшихся
во
з
лушно
-капе
льным
путем.
В
настоящий
момент
те
о
р
ет
и
ч
ес
к
и
предска
зан
ны
е
ими
наносенсоры
выхо
дит
на
рынок
.
Дли
работы
чипа
Sensat ion
(рис.
1)
требуется
только
о
дна
обы
чная
пальчиксвая
батарейка
.
Го
товое
медицинское
устройство
индикации
уровня
уг
пе
кислоты
,
по
опенкам
специалистов,
бу
дет
стоить
не
более
20
д
олл
а
р
о
в.
Пос
л
е
первых
успехов
сра
зу
открылось
мно
жество
потенциальных
об
ластей
применении
га
з
о
в
ы
х
наносенсоров
-
в
первую
очере
дь
в
об
па
с
т
и
медицины
и
кон
тро
ля
бе
зопасности
.
Впо
лн
е
вероятно
,
'ПО
уже
в
не
пал
еком
буду
щем
врачи
смогут
опреде
л
ять
боле
знь
по
з
а
п
а
ху
.
Например
,
анали
зируя
з
а
п
а х
и
,
со
держащие
СЯ
11
вы
дыхаемом
ч
е
лов
еком
во
з
духе
,
можно
б
удет
диагностировать
рак
л
е
г
к
и
х,
туберкул
е
з
,
д
и
а
б
ет
или
цирро
з
печени
.
При
эт
о
м
поставить
л
и
а
г
н
о
з
бу
дет
во
зможно
да
ж
е
на
самых
ранних
с
тадиях
бо
ле
зни
.
И
хоти
пока
еще
о
вн
е
дрении
данной
разработки
в
м
е
дицинскую
прак
тику
речи
не идет
,
учитывая
нынешние
темпы
раз
ви
тия
высоких
техно
логий
,
можно
пре
дпо
ло
жи
ть
,
что
очень
скоро
она
сможет
най
ти
сво
ё
реально
е
применение.
Э
ле
ктронный
но
с
,
несомненно
,
приго
дится
дл
и
опре
де
ления
свеж
ести
продуктов
питания
,
качес
тва
мо
лока
на
мо
лочных
фермах
,
в
про
и
зволс
тва
х
пива
,
в
и н
а
и
сыр
а
,
11
сис
темах
эко
ло-
АЗБУКА
ДЛЯ
ВСЕХ
гического
контро
ля
лл
я
выявл
ения
степени
з
а
гря
зноннос
ти
во
з
духа
.
Ус
тройство
можно
бу
д
е
т
испо
ль
зова
ть
в
качестве
сенсора,
включен
ного
в
сис
тему
противопожарной
бе
зопаснос
ти
.
и
ли дл
я
пр
е
дсказании
зе
мле
тр
я с е
н
и й
.
Бы
ли
раз
работаны
и
прошли
пл
и
те
л
ь
н
ы
е
испытания
в
аэропортах
новые
сис
темы
досмотра
пассажи
ров
-
га
зоанали заторы
,
способные
нахо
дить
по
з
а
п
а
х
у
спрятанные
в
зрывча
тку
и
наркотики
.
Э
л
ектронный
нос
може
т
у
лови
ть
с
лабый
з
а
п
ах
нитрог
лицерина
,
тринитро
то
луо
ла И д
ру
г
и
х
Pseudomonas
-
ь,
..
Staphylococcus
ОН
157
"
а
er
u
gl
п
os и
~
~
l
r
tl
l
S
..
..
E
eol;
..
-
-
~
..
..
..
-
-
.. ..
-
..
.,
-
ТN
T
..
lJfarijuani;
USCurrency
..
Pril/s
..
.--
..
J
..
..
I
l'
..
..
..
..
..
Diesel
:
Е:]
Gasoline
.
..
-
..
..
..
..
..
-
Ри
с
.
2.
Ви
з
у
ал ьн
ы
е
образы
VaporPrint'M
для
бол
ез
нет
во
р
н
ых
мик
ро
ор
г
а
-
н и
зм
о
в
.
в
з
р
ывч
атых
ве
щес
тв,
н ар
к
отик
о в
и го
рюч
их
ж
идкост
е
й
349
в
зрывча
тых
веществ
на руках
или
о
лсжпе
чело
веке,
а
также
выделить
его
из
множества
других
з
а
п
а
х
о
в
.
Наркотические
вещества
,
такие
как
мсгамфе
тамин
,
кокаин
,
героин
,
марихуана,
Э
К
стази
и т
.п
.,
даже
бу
дучи
тшате
льно
упакован
ными
в
плотные
целлофановые
пакеты
,
могут
быть
обнаружены
и
идентифицированы
.
По
доб
ные
аппара
ты
сейчас
вне
дряются
во
всех
круп
ных
аэропортах
CUIA
и
Японии
,
а
т
а
кж
е в
мос
ковских
аэропортах
Шереметьева
и
Домо
дс
лово
.
Э
лектронный
нос
работает
как
универсальный
детектор
,
способный
ко
личественно
опре
лелять
л
юб
ы
е
типы
з
а
п
а
х
о
в
.
Как
это
д
ос
т
и
га
ет
с
я
?
Был
предложен
и
зящный
подхо
д
-
применение
сен
сорных
матриц
,
т.
е
.
о
дновременное
использо
вание
нескольких
ра
зиоро
дных
сенсоров,
не
обладающих
се
лективным
откликом,
но
про-
являющих
разные
функнии
отклика
на
о
дно
и
то
же
воздейс
твие
.
Пос
ле
довате
льный
опрос
показаний
каЖдОГО
из
них
д
а е
т
в
резу
льта
те
гистограмму
величин
о
ткликов
д
е
т
е
к
т
о
р
о
в.
Новые
возможности
по
улучшению
распо
зна
вания
от
де
льных
компонентов
открываются
в
результате
применении
скоростной
газовой
хро
магографин
.
При
этом
врем
н
у
держивания
изображается
в
виде
круговой
диаграммы
сиг
нала
детектора
и
даст
графический
обра
з
,
спе
цифический
ДЛЯ
каЖдОГО
вещества
.
Иными
с
ловами
,
прибор
превращает
за
п
а
х
в
картин
ку,
которую
нужно
распозна
ть,
и
для
этого
применяются
компыо
т
ерные
алгоритмы
рас
по знавания
графических
обра
зов
под
на
зва
нием
-Уарогйппг"?
»
.
по
зво
ляющие
опреде
лять
ко
личество
анализируемого
вещества
(рис
.
2).
Лит
ерат
ура
1.
Са
з
а
йпи
оуо
I.А
..
I>i
Рюп»
D.,
Впто
Е
.. Di
Ртп
се
я
с
о
Р
.. Coletta
М.
L
ctt
e
гs
in Applied Microblology. 20
054
2
(2006).
Р
.24
-
29
.
2. http:jjz hdanov.rujc las.,ilied-catalogueje-cornpaniesjelectronic_scnsor_tcchnologyjest_c- nosc_rus.htrn
З
.
htlp:jj www.znose.com
НАНОТЕХНОЛОГИ
И
ЭЛЕКТРОННЫЙ
ЯЗЫК
(E-tongue)
Н
е
т
.
з
то "
е
рыба
'
Н
е
зал
и
в
н
а
я
рыб
а
'
..
Хр
ена
к
ней
н
е
хв
ат а
е
т
.
«
И
р
о
н
ия
с
уд
ьб
ы.
или
С
л
ег
к
им
паром
»
Д
е
гу
ст
аци
"
ВИН
-
очень
-
г
о
н
к
и
й-
п
ро цесс
,
тр
е
бующий
обо
стренного
обо
нян
ия и
воспр
иятия
в
куса
(
р
ису
но
к
и
з
ко
м
ек
ции
MicroSoft)
Вы
бы
ли
когда-нибу
дь
на
д
е гус
та
ц
и и
различ
ных
сортов
вин
,
кофе
или
чая
?
Деся
тки
бокалов
и
чашек
,
наполненных
очень
похожими
друг на
д
р
у
г
а
напитками
-
сможете
ли
Вы
отличить
,
ска
жсм
,
вина
и
з
винограда
одного
и
того
же
сорта,
выращенного
в
разных
вино
лельчсских
районах,
или
,
например
,
Шар
доне урожая
85
и
87
го
дов
,
или
выделить
вкусовые
составляющие
букета
ре
дкого
сорта
вина?
Скорее
всего,
н
ет
.
если
топь
ко
Вы
н
е
являе
тссь
профессиональным
дегуста
тором
.
Не
даром
д
е гу с
т
а
т
о
р
-
дос
таточно
ред
кая
и
уважаемая
профессия
.
не так
уж
много
~
..
. :
люлсй
обладае
т
сверхчувс
твите
льным
обоняни
ем
11
восприятием
вкуса.
До
некоторо
го
момента
только
аналитичс
ская
химия
могла
составить
конкуренцию
д
е
густаторам
.
позволяя
точно
опре
де
лять.
что
и в
каком
ко
личсстве
со
держится
в
той
ИЛИ
ИНОЙ
жидкости,
НО
вот
парадокс
:
если
Вы
возьмете
д
в
е
бутылки
минеральной
воды,
основной
хи
мический
состав
которых,
по
мнению
анали
тиков
.
о
динаков.
то
они
могут ока
заться раз
ными
на вкус
.
В
чем
же
д
е
л
о
?
Алело
в
нюансах
.
т
о
н ч
а
й
ш
и
х
оттенках
,
из
ко
торых
складывается
т
а
к
а я
интегральная
характеристика
напитка
,
как
вкус
.
Увы
,
эти
т
о н к
о
с
т и
пока
нс
поступны
ана
литикам
,
11
только
я
зык
д
е
гу
с
т
ат
о
р
а
може
т
IIХ
почувствовать
.
Тем
не
менее.
в
ближайшие
го
ды
многие
д
е гус
т
а
то р
ы
могут
остаться бе
з
работы.
поско
ль
ку не
та
к
давно
ученым
из
Санкт
-Петербург
ского
универси
тста
Юрию
В
ласову
11
Аилрею
Легину
совмес
тно
с
итальянскими
ко
л
легами
из
Римского унив
срситета
«
Т
о
р
Vergata»
у
да
л
о
с
ь
со
здать
11М
э
л
е
к
т
р
о
н
н
о
г
о
конкурен
та
.
так
называемый
электронный язык
-
прибор
.
спо
собный
распо
знава
ть
11
ра
з
личать
по
вкусу
пи
шсвые
продук
ты
сложного
состава
.
Э
лектронный
я
зык
состоит
и
з
че
тырех
ра
з
личных
химических
сенсоров
,
реагирующих
на
тот
и
ли
ИНОЙ
вкус.
Т
ехнически
э
т
о реали
зова
но
с
помощью
специального
микрочипа
с
ми
л
л
и
о
н
а
м
и
мель'ШЙЩИХ
каналов
,
пре
дназначен
ных
для
отбора
мо
леку
л
строго
опре
ле
л
еиного
размера.
В
этом
чипе
мо
леку
лы
хроматсграфи
чески
ра зде
ляю
тся
113
«
с
л
ад
к
и
е
»
.
«
к и
сл
ы
е
».
« г
о
р
ь
к и
е
»
И
«
с
ол
е
н
ы
е»
И
по
даются
"а
соо
тве
т
с
твующие
наносенсоры
,
которые
и
зменяю
т
свое
э
лектрическое
сопротивление
в
з
а в
и
с
и
м
о
с
т
и о
т
количества
по
поше
лших
мо
лек
у
л.
Комбинация
351
си
гналов
наносенсоров
сос
тав
ля
е
т
э
л
е
кт
р
о
н
ный
«
от пе чат
о
к»
вк
у с а
,
который
ДЛЯ
у
добства
классификации
пре
дстав
ляет
собой
об
ласть
т
о
ч
е
к
IJa
гр
афике
.
Присyrстпие
с
л
адкой
ком
п
о
н
ен
ты
с
м
е
щае
т
точку
к
верхней
левой
об
ла
сти
д и
а
г
р
а
м
м
ы
,
кис
лой
-
к
верхней
право
й
,
горькой
и
со
л
еной
-
вни
з
графика
.
Такую
д
и
а
г
р
а
м м
у
м
о
ж
н о
з
а
п и
с
ать
н
а
жес
ткий д
и
с
к
к
омп
ью
тера
и
ср
авнив
а
ть
с
д
р у
г
и
м
и
при
по
с
л
едую
щ
их
а
нал
и
за
х
.
В
о
зможности
распознавания
вк
уса
с
помо
щ
ью
эл
е
к
тр
о
н
н
о
го яз
ы
к
а
ученые
пока
зали
на
примере
минеральной
в
од
ы
,
соко
в
,
кофе
и
ра
сти
т
е
л
ьно
го
м
а с
л
а
.
Э
л
е
кт
р
о
н
н
ый
д
е
г
у ст
ат
о
р
успешно
ра
зличи
л
около
30
видов
р
а
зличных
г
р у
зи
н
с
к
их
и и
т
ал
ь
я
н
ских
минер
альных
вод,
бол
ее
30
т
и п
о
в
соков
и
15
сортов
кофе
комм
ер
ч ес
ки
х
м
арок
,
о
т
личи
л
иден
ти
чны
е
по
х и
м
и
че
с
к
ому
сос
т
аву
п р
и
р о
д
н
у
ю
минеральную
во
лу
ОТ
ее
по
дде
лки
.
У
д
алось
решить
и
бо
лее
с
лож
ную
зад
а
чу
-
распо
зна
ть
три
р
а
зных
сор
та
ра
с
т
ител
ь н
о
г
о масл
а;
на
очере
ли
т
в
е
рд
ы
е
пище
вые продук
ты
-
фрук
ты
,
мясо
,
рыб
а
.
Ре
з
у
ль
т
аты
а
нали
за
,
выпо
лненного
с
помо
щью
эл
е
кт
р
о н
н
о
г
о
яз
ы
к
а
,
ср
а
вни
ли
с
органо
л
е
п
т
и ч
е с
к
и
м
и
оценками
,
с
деланн
ыми
д
е
густа
-
т
о
р
а
м
и
.
«
Н
а
ст
о
я
ш
и
е»
И «э
л
е
ктр о
н
н
ы
е »
л
ег
у
с
та
т
ор
ы
проб
онали
ра
зные
сорта
кофе
,
вино
градных
вин
и
пспси-ко
л
у
,
Во
всех
сл
уч
а
я х
мне
ния
жи
вых
И эл
е
ктр
о
н н
ы
х
д
е гу
ст
а
то
ро
в
совпали
.
Но
у э
л
е
кт р
о н н о
го
д
е
г
у
с т а
т
о
р
а
есть
о
дно
пр
е
имущество
-
его
нев
о
зможно
по
дкупить
,
ОН
не
по
л
влас
тен
с у
бъс
кт
и
в
н
о му
вл
и
я
н
и
ю
обст
анов
ки
,
самочувствия
,
настроения
.
Суще
ствуе
т
проект
эл
е
ктро
н
н о
го
яз
ы
ка
,
ос
нованный
н
а
ином
принцип
с
д
е
й
ст
в
и
я
.
Британ
ские
исс
ле
дов
ате
ли
из
U
n
i
v
e
гs
i
ty
ofWarwick
раз
рабо
т
али
устро
йств
о
,
способное
р
аспо
зн ав
ать
че
тыре
основных
вкуса
:
кис
лый
,
с
л
адкий
,
со
ле
ный
и
г
о
р
ь
к и
й
.
В
о
т
личи
е
о
т
д
р
уг
и х
по
добных
приборов,
новый
я
зык
не
имеет
химических
мембран
и
вообще
н
и
ка
ко
ю
по
лобия
в
к у
с
о
в
ы
х
рецеп
торов
ч е
ловек
а
-
в
нем
исполь зованы
фи
зи
ч
ески
е
,
а
н
е
э
л
е
ктр
и
ч е с
кие
или
хи
м
и
че
с
кие
особеннос
ти
всш
сст
в
,
я
зык
со
з
л
а
ет
звуковые
волны
,
перссекающие
поверхнос
т
ь
крошечною
крис
тал
ла
,
и
с
лу
шает
«
о
т
в е
т
»
жилкос
ти
.
При
эт
о
м
ЖИдкости
с
ра
зными
вк
усами
имеют
ха
р
актерную
звуковую
«
п од п
и
с ь»
.
Так
ч
то
же
,
бу
де
т
л
и
иск
усс
т
во
дегус
таторов
востребовано
чер
е
з
п
ару
д
е
с я
т к
о
в
л
е
т
-
како
вы
ваши
прогно
зы
?
'
Ли
т
ер
а т
ур
а
1.
Ры
б
ал
к
ина
М
.
Н
а
н оте
хн
о
ло
гии
дл
я
в
с
е
х
.
И
з
п
. :
Nanotechnology News
Ne
t
w
oгk
,
2005.
444
с
.
2.
Н
ан о
-
и
ми
крос
ис
т
ем
н
ая т
е
х
н
и
к
а
.
2006. N! 3.
РАН
,
Н
овы
е
т
е
х н
о
л
о
г
и и
.
352
• • •
ЮНГА
МОДУЛЬ
(Young'
s
Modulus)
М
о
ду
ль упруто
с
ти
л
ю
б о
г
о
вещ
е
с
тва
ес т ь с
то
лб
э т
о
го
в
ещ
ества
,
способный
прои
зво
ли
ть
л
а
в
л
е
н
и
е
на свое
основани
е
,
ко
тор
о
е
так
о
тносится
к
в
е с
у
,
вы
зыв
ающ
ему
о
пр
е
л
е
леиную
с т
епень
сж
а
тия
.
как
дл
и
н
а
в
е
щ
ес
тва
к
ум
ень
ш
ению
э т
о
й
дл
и
н
ы
.
Т
о
ма
с
Ю
нг
,
1807
г
.
(jj-о/Л<!-';)
J:i-"~
Ао
г:
t1J
..d.
Модуль
Юнга
(модуль
упругости)
-
ве
личи
на
,
равная
отнош
ению
растягивающего
напря
жения
к
вы
званной
им
относительной
упругой
деформации
(коэффициент
сопротивления
ма
териала
упругой
деформации)
при
осевом
рас
тяжении -сжатии
материала
.
Деформацию
счи
тают
упругой
там
,
где
выполняется
закон
Гука
(1675
г
.),
т
.с
.
11
той
области.
шс
д
е
ф
о
р
м
ац
и
я
линейно
з а в
и
с
и
т
ОТ
напряжения
.
Упругие
константы
являются
важными
ха
рактеристиками
материалов
.
которые
В
настоя
-
..
.
шее
время
при
меняю
т
для
расчетов
механич
е
ских
свойств
от
дельных
д
е
т
ал
е
й
и
конструи
ций.
Наиболее
простой
способ
опре
де
ления
модуля
Юнга
изложен
в
любом
школьном
учеб
нике
физики
:
вертикально
закрепленную
прово
локу
нагружают
образцами
с
известной
массой
и
строят
зависимость
относительною
растяжения
от
напряжения.
затем
производят
линейную
аппроксимацию
з
а в
и
с
и
м
о
с
т
и и
находят
модуль
Юнга
(рис.
1).
С
первого
взгляда
ничего
слож
ного
в
этом
эксперимен
те
н
ет,
но
Юнг
в
пуб
ликации
1807
го
ла
так
сформулировал
опре
де
ление
термина
моду
ля
упругости.
что
л
а
ж
е
11
адмиралтействе
не
смогли
разобраться
в
его
пользе
:
«
Х
о
т
Н
ИХ
светлости
весьма
уважают
науку
и
очень ценят
Вашу
статью
,
она
слиш
ком
учена
...•
говори
короче
,
она
непонятна
-
.
В
1822
го
ду
в
д
о
сту
п н о й
форме
работу
Юнга
изложил
Огюст
Коши
.
он
математически
обо
сновал
понятие
упругости
материала
н
точке,
свя
зав
его
с
понятиями
напряжения
И
д
е
ф
о
р
мации
.
Инженерам
стало
ясно,
что
.
з
н
а
я
мо
д
ул
ь
упругости
материала
.
можно
рассчи
тать
мсханичсские
свойства
не
только
отле
льных
частей
,
1/0
и
всей
конструкции.
не
поль
зуясь
странными
ухищрениями
и
спорными
прибли
жениями
при
описании
форм
л
ет
ал
е
й
.
дЛЯ
измерения
упругих свойств
материалов
и
зготавливают
специальные
д
е
т
ал
и
с
участком
постоянного
сеч
ения
и
утолщенными
конца
ми
.
Испытател
ьные
м
а
ш
и н
ы
могут
си
льно
раз
личаться
размерами
и
конструкцией,
НО
все
они
-
механические
приспособ
л
ения
д
ля
приложения
нагру зки
,
которую
можно
точно
измерять
.
Еше
в
начале
прошлого
века
бы
ло
35З
I
ра
зрабо
тано
много
ме
тодов
и
конст
рукц
ий
ис
пы
т
ате
льных
машин
для
опре
де
лен
ия
модуля
Юнга
сжатие
м
,
изгибом
и
ре
гистрацией к
о
л
е
бан
ий
закрепленной
и
свобо
дной
п
рополь
ной
балки
.
Мо
дуль
упр
угости
к
р истал
лов
опре
де
ляют
та
кж
е,
и
змеряя
скорость
п
рохожде
н
ия
в
них
звуковых
во
лн
(длина таких
ВОЛ
Н
не
пр
е
вышает
10-8
м)
.
Для
эт
и
х
измерений
и с
п ол
ь
з
у
ю
т
крис
тал
лы,
линейные
р
а
з
м
ер
ы
котор
ых
н
е
прев
ышают
неско
льких
д
е
с
я
т
ко
в
миллиметров.
Следует
отметить
,
что
упругие
свойс
тва к
р
ис
таллов
в
разных
направлениях
различны
.
Универсальнос
ть
з
а
к
о
н
а
Гука
,
мо
дул
я
уп
ру
гос
ти
для
материалов
и
математи
чес
кого
о п
и
сания
упругости
материала позво
ляет
перенес
т
и
методики
эксперимента
льного
оп
р
е
д
е
ле
ния
упругих
конс
тан
т
с
объемных
тел на
на
номате
риалы
.
Главное
-
научиться
и
э г
о
т
а
вл
ив
а
т ъ
ис
пытате
ль
ны
е
машины
нсобход
имого
р
а
з
м
ер
а
.
В
э
т
о
м
направлении
сделано
уже
немало
:
в
ка
честве
устройс
тва
для
п р
иложения
наг
руз
к
и
и
сп
о
л
ь
з
ую
т
кантилив
ер
атомно-силово
го
мик
раскоп
а и
л
и
специальн
ые
м
е х а
ни
змы
,
а
удл
и
не
ние
,
частоты
колебан
ий
и
л и радиу
с
изгиб
а
на
но
лент
и
нанопрово
лок
изме
р
яют
с
помо
ш
ь
ю
электро
нных
м
и
к
р
ос
к
о
п
ов,
И
з
в
е
с
т
н
о
,
что
механическ
ие
св
ойства,
В
пер
вую
очередь
прочность,
пл
а
стич
н
о
ст
ь
,
«
у
с
та
постные»
свойства
матер иалов
о пре
д
ел
яются
наличием
разли
чных
дефе
ктов
,
и
х
к
о
нцентр
а
цией
И
распре
де
лением.
Так
,
т
еор
е т
ич
е с
к
а
я
ПРОЧ
НОСТЬ
бездефект
ного
к
р и
с
т
ал
л
а
н
а
р
а
зр
ы
в
,
определяемая
как
сумма
энергий
связ
и а
то
мо
в
ил
и
молек
у
л
,
располага
ющихся
на
е
д
и
н
и
чн
о
й
пл
ощ
ад
и
с е
ч
е
ни
я
,
знач
и
тел
ь
но
(
н
а
нес
колько
порядков)
прсвосхо
д ит
э
к
с
п
е
р
и
м
е
н
т
ал
ь
н
ы
е
зн
а
чения
.
При
уменьшен
ии
размеров
ре
ал ьн
ой
системы
возможно
создание
та
кой
си
ту
ации
,
при
которой
образован
ие де
фекта
в
отдел
ьно
взятой
ч
а с т
иц
е
будет
крайне
маловероятн
ым
.
К
р
о
м
с
т
о
г
о
,
при
малых
размерах
частиц
д
с
ф
с
к
ты
могут
активно
в
з
а
и
м
о
д
е
й
с
т
в
о
в а
ть
с
п
ов
ерх
ностью
частицы
,
например
вытес
няться
из
s
(j)ефор.мау,uя
е
Рис.
1..
Л
и
не
й
н
ые
ч
ас
ти
кривы
х
д
еформировани
я
м
а
т
е
ри
а
лов
.
Танген
с
уг
ла на
кл
он
а
-
модуль
у
п
р
уг
о
с
т
и
(
мо
ду
ль
Ю
н
г
а
)
.
обычно
об
о зн ач
ает
ся
с и
м
в
оло
м
Е
об
ъ
ема
н
ан
оч
а с
т
и
ц
ы
н
а е е
п
ов ер
хн
о
ст
ь
.
В
св
я
зи
с
эт
им
пр
очн
о
ст
ь
нано
част
иц
буд
ет
суше
с
т
в с
и н
о
в
ыше
п р о ч н
о
с т
и
объемно
г
о
материа
ла
,
с
о
с
т
о
я
ш
е
го
из того
ж
е
ве
шества
.
Э
к
с
пе
ри
ментал
ь
но уже оп
ре
делены
м
од
у
ли
у
пругост
и
одностенных
у
гл е
род
н
ых
нанотрубок
.
виске
ров
р
а
зличны
х
ма
териалов
,
нанапроволок
S
i0
2
,
а
рм
и
ро
ван
ных
SiC.
В
по
с
л
е
дн ем
с
л у
ч
ае
мо
дуль
Ю
и
г
а
удалось
увел
и ч
ить
с
~
З
О
ГП
а
(
а
м
орф ны
й
д
и
о к
с
ид
к
ремн
ия
)
до
80
ГП
а
(
ко
м
п
о
з
и
т)
.
Следует
от
метить
,
что
п
ол
уч
е
нн
ы
е
э
к
с
пери
м
е
н т
ал
ьн
ы
е
д
а
н
н
ы
е
об
у
пруг
их
свойствах
наномат
ериалов
сог
ласуются
с
т
е
о
р
е
т
и ч
е
с
к
и
ра
сс
чи
танными
,
исходя
IIЗ
упругих
св
ойств
и
ндив
ид
у
ал
ь
н
о й
химической
свя
з
и
.
Н
а
п
р
и
м
ер
,
тео р
е
т
ически
расс
читанный
мо
дуль
Ю
нга
для
одностен
н
ых
уг
леродных
нанотрубок
може
т
и
з
м
ен
я
т ьс
я
в
п
реде
ла
х
от
I
до
2,4
ТП
а
(в
зав
и
с
имости
от
их
диаме
т
ра)
,
а
м
ногосте
н ной
уг
ле
р
о
дн
о й
нано
трубки
-
около
30
ГП
а
,
ч
то
б
л
из
ко к
в е
ли
чи
н
е
моду
ля
Ю
нг
а
для
од
ного
и
з
н
а
правлений
в
к
ри
с
талле
графита
.
Ли
т
е
р
а
тура
1.
Гордон
дж
.
Конструкции
.
или
поч
ему
не л о
м
а
ю
т
с я
вещи.
М
.
:
Мир
.
1980
.206
с
.
2.
Китель
'1.
Вве п
еиие
11
физику
твер
пого
тс
ла
.
М
. :
Наука
.
]978.
С.
149
-168
.
3. Zhong
Е
.
Wang, Rui Ping
бао,
Zheng Wei
Рап
,
Zu Rong Dai. Advanced Engil1eering Materials. 2001. Vol. 3,
N 9.
Р
.65
7
.
•
••
ЯДЕРНЫЙ
МАГНИТНЫЙ
РЕЗОНАНС
(Nuclear
Magnetic
Resonance)
При
нахождении
на
мо
сту
сби
ть
ша
г
в
строю
ВО
избежание
обрушения
констру
кции
.
Военная
мудрость
Препставьте,
что
Вы
можете
залезть
в
орга
ническую
мо
лекулу
,
стать
ее
любым
атомом
во
доро
да и
со
своего
«
в
од о
р
о
д
н о
г
о»
места
ог
ля
деть
всех
своих
ближайших
сосе
дей,
увидеть
их
распо
ло
жение
и
проследить
динамику
.
Имен
но
это
позволяет
сде
лать
метод
ядерного
маг
нитного
резонанса
(ямр)
важным
инструмен
том
,
который
часто
используют
для
изучения
структуры
в
дополнение
или
вместо метода
рент
геновской
дифракции
.
В
настоящее
время
вы
деляют
две
разновидности
Я
М
Р:
жидкостной
и
т
вердотельный
.
Первый
крайне
важен
для
оп
ределения
структур
белков
,
нуклеиновых
кис
лот
,
о
лигосахарилов
и
других
молекул
органи
ческих
веществ,
которые
крайне
трудно
или
вообще
невозможно
закристаллизовать
.
Метод
твер доте
льного
ЯМР
,
напротив,
эффективен
для
и
зучения
етруктуры
стекол
,
аморфных
ве
ществ
.
полимеров
и
гетерогенных
систем,
т
.е
.
таких
объектов
,
для
которых
трудно
использо
вать
методы
рентгеновской
дифракции
.
Кроме
ДЗБУКАДЛЯ
ВСЕХ
того
,
мето
дом
ЯМР
можно
изучать
вз
а
и
м
од
е
й
ствие
молеку
л
в
раствор
е
и
обменные
процес
сы
В
тв ер
дых
те
лах
.
В
пос
л
е
лнее
время
т
в е
рд о
тельный
ЯМР
стали
испо
ль
зовать
также
дл
я
и
зучения
наноструктурированных
ма
териалов
.
Ядерный
магни
тный
ре
зонанс основывается
на
квантово
-механических
магнитных
свойствах
ядра
атома.
Мето
дом
ЯМР
можно
получить
ин
формацию
о
л
о
к ал
ь
н о
й
структуре
твердых
тел
в
объеме
и
на
поверхности
.
Однако
не
все
г
да
ядро
может
сообщить
информацию
о
сво
ем
окруже
нии,
Спи
новое
квантовое
чис
ло
как
протонов,
так
и
нейтронов
равно
1/2,
и
в
зависимости
от
того,
спарены
в
ядр
е
спины
эт и
х
частиц
или
нет,
ядро
может
характеризо
ваться
ну
левым
или
иенулевым
ре
зультирующим
ядерным
спиновым
числом
1.
Ес
ли
спины
всех
частиц
спарены
,
ре
з
у
л
ьт
и
р
ую
щ
е
г
о
спина
у
ядра
не
т
и
1=
О
(напри
мер,
ядра
1
60
,
'
2с,
32
S),
такие
ядра
являются
-
сл
е
пыми
-
и
не
могут
ничего
сказать
о
своем
окружении
.
«Зрячими»
же
являются
ядра
,
у
ко
торых
J
~ О
(например,
'
н
,
1
3с,
15N, 6Li,
'
ц,
5
1
у
н
т
.д.)
.
При
помещении
ядер
сненулевым
спи
IЮМ
в
сильное
магнитное
по
ле
магнитные
энер
гетические
уровни
ядер
расщепляются
на
две
группы
в
зависимости
от
того,
как
ориентиро
ваны
ядерные
спины
(параллельно
или
анти
паралле
льно)
по
отношению
к
внешнему
ма
г
нитному
полю
.
Различие
между
э
не
р
г
и я
м
и
параллс
льно
и
антипараллел ьно
ориентирован
ных
состояний
спина
мало
и
соответствует
об
ласти
радиочастот
в
эл
е
ктр
о м
а
г
н
и
т
н
о
м
спектре
.
Таким
обра
зом
,
ЯМР-спектрометр
с
рабочей
частотой
500
МГц
может
вызывать переходы
ядерных
спинов
.
Ве
личина
и
зменения
энергии
и
соответствующая
частота
потлощения
зависят
от
элемента
и
его
химического
окружения.
Так,
355
в
...
ЗО"'~
б
11
~;
!
:
11
--::::
-
11
-
РМС.1.
.
ЯМР
-еп
ектр
ометр
фирмы
Bruker
(а}
и
стр
ук
тур
а б
е
лка
гемоглобина
(6).
оп ред
еле
н
н а
я
м
етодом
ЯМР
.
атомы
водоро
да
,
связанные
е
различными
ти
пами
атомов
у
глеро
да
и
ли
ра
зличными
функ
пиональными
г
р
у
п п
а
м
и
можно
отличить
дРУ"
от
ДРУ"а
,
т
.к
.
они
по
глошают
энергию
ра
злич
ной
частоты
.
Для
ориен
тирования
спина
я
дра
испо
льзуются
магнитные
поля
величиной
до
нескольких
тесла
,
а
отклонение д
о
ст
и
г
а е
т
с я
с
помощью
возмущения
электромагнитными
во
лнами
е
радиочастотой
.
Сильные
магнитные
по
ля,
используемые
в
мето
де
ямр
,
достига
ются
с
110МОШЬЮ
свсрхпрово
пяших
ма,
'НИТОВ
(рис
.
1).
ямр
спектры
твер
дых
тел
характеризуются
широкими
пиками
,
из
ко
торых
нельзя
извлечь
структурную
информацию
.
Однако
недавно
разрабо
танная
мето
дика
вращения
по
д маги
чсским
уг
лом
,
при
которой
образен
очень
быс
т
ро
вращаю
т
под
углом
54,74
0110
отношению
к
внешнему
магнитному
полю,
позволяет
по
лу
чать
спектры
с
узкими
пиками
,
лающими
цен
ную
структурную
информацию,
Значимость
мето
да
ямр
была
неолнократ
110
по
зас
лугам
оценена
Нобелевским
коми
те
том
.
Само
физическое
явление
ядерного
маг
нитного
резонанса
было
описано
не
зависимо
Фе
ликсом
Б
лохом
и
Э
двар
дом
Милпсом
Пер
се
лом
в
1946
г
од
у,
а
шестью
годами
позже
ав
т
о р
ы
этого
откры
тия
получили
Нобелевскую
премию
.
С
ле
дующим
л
а
у р
е
а т
о
м
Нобе
левской
премии
в
этой
области
стал
Ричар
д
Эрнст
з
а
разработку
мето
да
ямР
с
Фурье-преобразова
нием
,
что
позво
лило
значигс
льно
сократить
время
съемки
спектров
и
откры
ло
новые
воз
можности
испо
ль
зования
метода
.
Наконец,
в
2002
году
Нобелевская
премия
была
вручена
Курту
Вютриху
за
исс
ледование
т
р
е х
м
е
р н
о
й
структуры
бе
лка
с
помощью
мето
да
ЯМР
.
для
исс
ле
дования
наномагериаяов
испо
ль
з
у
ю
т
с
я
ЯМР-спектрометры
с
рабочей
частотой
~
I
ГГн
.
Так
что
если
Вам
загадают
однажды
за
г
ад
к у
:
«
Г
и
т
а
для
нано
.
Ч
то
эго?
»
,
смело
отве
чайте
:
«
Я
д
е
р
н
ы
й
магни
тный
резонанс'
.
Jlи
т
ер
а т
ур
а
1. Derome
А.Е
.
Modern NMR Teehniques for Chcmistry Rcscarch. Pcrgamon. 1987.
2.
Дра
ю
Р
.
Физи
ч
еские
м
ето
ды
в Х
И
М
И И
.
М
. :
Мир
,
1981.
С.
332- 416.
356
Оглавление
О
бр
ащ
е
ни
е
р
е
ктор
а
М
ГУ
и
м.
М
.
В
.
Лом
оно
сов
а
4
Пр
е
д
и
с
л
о
ви
е
гла
в
н ог
о
р
е
д
а
к
т
ор
а
6
В
в е
д
е
н
и
е
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
А
АМФИФИJlЬНЫЕ
СОЕДИНЕ.НИЯ
(Amphiphilie
согп
р
о
ц
п
ё
з)
.
АТОМНО
-
СИ
ЛОВАЯ
МИКРО
СКОПИЯ
(АСМ)
(А
ю
пп
с
fore e
шiе
го
sсо
р
у
,
AFM)
.
Б
БИ
ОМА
Т
Е
РИАЛ
Ы
(Biomalerials)
БИОМИМЕ.ТИК
А
(Biomimetics) .
БИОНАН
ОТЕХНОЛОГИИ
(
В
ю
п
а
п
о
г
е
с
п п
ою
я
у
]
.
Б
ЛОК
-СОПОЛИМЕ.РЫ
( Bloc k-c opo lime rs) .
в
ВИРУ
СЫ
(Vir uses) .
В
ОЕННЫ
Е.
НАНОТЕХНО
ЛОГИИ
(
Mili
t
aгy
папо
т
е с
п
по
юау)
. .
г
29
3]
34
36
39
41
44
46
Г
Е.Т
Е
РО
СТ
РУКТУРЫ
(
H
e
t
eгo
strueur
e
s)
49
ГИБРИ
ДНЫ
Е
НАНОМА
ТЕРИАЛЫ
(
G
y
hгi
d
n
ano
mater ials) 51
ГРАФ
ЕН
(С
га
рп еп
е)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53