Что такое метаматериалы? Кратко

Метаматериалы — искусственно созданные материалы, обладающие необычными, не встречающимися в природе свойствами. Один из таких материалов способен маскироваться под окружающую обстановку, совсем как герои научно-фантастических фильмов.

Метаматериалы специально создаются так, чтобы управлять светом. Иногда они чередуют мельчайшие слои и образуют вещество с отрицательным коэффициентом преломления, искажает свет в неожиданных направлениях. В теории такие материалы способны скрыть объект, направляя лучи света вокруг него, а затем снова вести по прямой линии. Таким образом, объект будет невидим для человека, стоящего напротив него.

Исследования находятся на начальной стадии, и пока рано говорить об изобретении плаща-невидимки. Но в любом случае данная технология пригодится для микроскопов будущего. Она откроет возможность находить мельчайшие вирусы и молекулы, так как у таких микроскопов не будет дифракционного предела, который не позволяет рассмотреть мельчайшие объекты с помощью техники

Что такое молекулярная геометрия? Кратко

Молекулярная геометрия описывает общую форму молекулы с точки зрения расположения ее атомов. Простую форму имеют линейные молекулы, как, например, углекислый газ (0=С=0), а также тетраэдрические молекулы, такие как метан, состоящий из атома углерода, окруженного четырьмя атомами водорода, которые образуют тетраэдр.

Треугольно-бипирамидальные молекулы имеют форму двух пирамид, соединенных у основания, а октаэдрические молекулы похожи на восьмиугольник. Такие молекулы входят в состав такого сложного соединения, как гексафторид серы (SF6).

Изомеры — это химические соединения, у которых одинаковая химическая формула, но разное молекулярное строение. Например, фруктоза — это изомер глюкозы, они имеют одинаковую формулу С6Н1206, но их атомы расположены по-разному. Бывает, что два изомера зеркально отражают друг друга, и тогда их молекулы называют «хиральными», а два изомера — энантиомерами. Хиральные молекулы составляют большинство аминокислот, которые формируют белок. 

Что такое молекулярная инженерия? Кратко

Молекулярная инженерия, или нанотехнология, занимается мельчайшими объектами, размер которых измеряется в миллиардных долях метра (примерно одна стотысячная толщины человеческого волоса). С помощью нанотехнологий создаются новые материалы с полезными свойствами, такие как, например, невидимое покрытие для выхлопных труб автомобилей толщиной в 3 микрометра (миллионная часть метра), защищающее их от коррозии.

В оптике нанопокрытия для очков защищают стекла от повреждений и царапин, а также облегчают их очищение. Нанотехнологии позволяют также создавать более прочные материалы, используемые в производстве легких теннисных ракеток и велосипедов. Некоторые ученые все же опасаются, что наночастицы в таких изделиях могут вызывать ран легких.

Наномашины и наноботы пока находятся на стадии разработки. В будущем крошечные наносенсоры на упаковке смогут определить, нет ли в продукте опасных патогенов, вызывающих отравление. А наноботы смогут путешествовать по нашим венам и восстанавливать ДНК поврежденных клеток или искать и уничтожать опухоли.

Что такое наноматериалы? Кратко

К наноматериалам относят объекты, один из размеров, которых меньше 100 нанометров (миллиардная часть метра), что примерно равно одной тысячной от ширины человеческого волоса. Наноматериалы могут иметь одно наноизмерение (поверхностная пленка), два наноизмерения (нити или волокна) либо три наноизмерения (крошечные частицы).

Многие наноматериалы обладают необычными свойствами, а все из-за того, что благодаря такому малому размеру атомы начинают вести себя согласно квантовым законам. Товары с содержанием наноматериалов уже широко продаются. Это, например, средства защиты от солнца, в составе которых есть наноматериалы, поглощающие ультрафиолетовое излучение и не производящие свободные радикалы.

В тканях, например, наноматериалы помогают отталкивать грязь. Наноразмерное покрытие диоксида титана делает стекла «самоочищающимися». При попадании на них ультрафиолетового излучения покрытие разрушает грязь органического происхождения. Кроме того, оно легко поглощает воду, и при попадании влаги на стекло вода растекается по нему не каплями, а равномерно, не оставляя следов.

Что такое химическая реакция? Кратко

В химии реакция — это взаимодействие двух или более атомов или молекул, в результате которого образуется новое соединение. К примеру, в результате реакции «окисления» железа кислородом происходит коррозия и образуется оксид железа.

Существует и процесс с противоположным эффектом — удалением кислорода из железных руд, таких как гематит (Fe2O3). Он называется восстановлением. В двух словах, окисление — это потеря атомом электронов во время образования связи, а восстановление — добавление электронов. Горение — это реакция между горючим веществом и кислородом с выделением тепла. Так, метан и природный газ при соприкосновении с кислородом горят, в результате чего образуются водяной пар и двуокись углерода.

Катализаторами называются вещества, ускоряющие химическую реакцию, при этом они не теряют свои химические свойства. Некоторые реакции могут быть обратимыми, как, например, «процесс Габера», в котором азот и водород вступают в реакцию и образуют аммиак (NH3). Данная реакция называется равновесной, так как прямая реакция проходит с той же скоростью, что и обратная, в результате которой аммиак разделяется на азот и водород.