Читать онлайн «Физические эффекты нанотехнологий: учебное пособие»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Н. И. Прокофьева, Л. А. Грибов ФИЗИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Учебное пособие Москва 2013 1 УДК 53 ББК 22. 3я73 П 80 Р е ц е н з е н т ы: профессор, доктор физико-математических наук В. И. Баранов, заведующий лабораторией ГЕОХИ РАН им. Вернадского; профессор, доктор технических наук Е. В. Королев, проректор по учебной работе ФГБОУ ВПО «МГСУ» Прокофьева, Н. И. П 80 Физические эффекты нанотехнологий : учебное пособие / Н. И. Прокофьева, Л. А. Грибов ; М-во образования и науки Росс. Федерации, ФГБОУ ВПО «Моск. гос. строит. ун-т». Москва : МГСУ, 2013. 100 с. ISBN 978-5-7264-0745-6 Рассмотрены базовые положения современного представления о строении и отдельных свойствах микрообъектов от молекул до наноструктур. Изложены основы специально разработанной для описания и теоретического исследования микромира квантовой механики. Специальный раздел посвящен вопросу о физической природе химических связей. В связи с широким применением в строительстве лазеров рас- смотрен принцип их действия. Заключительная часть пособия особенно важна для понимания свойств нанообъектов и посвящена вопросам, связанным с физиче- скими процессами на границе микро- и макромиров. Особое вни- мание уделено проявлению соотношений числа пограничных и внутренних атомов общей структуры. Для студентов, обучающихся в магистратуре строительных вузов. УДК 53 ББК 22. 3я73 ISBN 978-5-7264-0745-6 © ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2013 2  ВВЕДЕНИЕ ЧТО ТАКОЕ НАНОМИР? Сейчас постоянно произносятся слова с приставкой «нано- »: нано- технология, наноустройства и т. д. Что же они означают, и почему именно в XXI в. становится все более и более актуальной проблема изучения и использования свойств так называемых нанообъектов? Термин «нано» относится к размерам 10–9 см. Характеризуемые та- кими величинами объекты имеют размеры не столь малые, чтобы мож- но было говорить просто о молекулах средней величины. Правда, так называемые биомолекулы и полимерные цепи имеют нередко и большую длину. Тем не менее, не случайно вводится новый термин, которым обозначаются объекты, лежащие в промежутке между миром молекул и миром макрообъектов. Традиционно наука и промышленность имела дело с макрообъекта- ми. К ним относятся все машины и механизмы, электроустройства и многое другое, что составляет уже привычный для нас окружающий мир. Эта область получила гигантское развитие в течение XIX—XX вв. , после создания научного базиса, опирающегося на достижения класси- ческой физики: физическая механика, электромагнитные явления, свет и др.