Maramihang mga yunit- mga yunit na isang integer na bilang ng beses na mas malaki kaysa sa pangunahing yunit ng pagsukat ng ilang pisikal na dami. Inirerekomenda ng International System of Units (SI) ang mga sumusunod na decimal prefix upang kumatawan sa maraming unit:

Multiplicity	Console		Pagtatalaga		Halimbawa
Multiplicity	Ruso	internasyonal	Ruso	internasyonal	Halimbawa
10 1	soundboard				nagbigay - dekalitro
10 2	hecto				hPa - hectopascal
10 3	kilo				kN - kilonewton
10 6	mega				MPa - megapascal
10 9	giga				GHz - gigahertz
10 12	tera				TV - teravolt
10 15	peta				Pflop - petaflop
10 18	exa				EB - exabyte
10 21	zetta				ZeV - zettaelectronvolt
10 24	yotta				IB - yottabyte

Paglalapat ng mga prefix ng decimal sa mga yunit ng pagsukat sa binary notation

Pangunahing artikulo: Binary prefix

Sa programming at industriya ng computer, ang parehong mga prefix na kilo-, mega-, giga-, tera-, atbp., kapag inilapat sa kapangyarihan ng dalawa (hal. byte), ay maaaring nangangahulugang ang multiplicity ay hindi 1000, ngunit 1024 = 2 10. Aling sistema ang ginagamit ay dapat na malinaw mula sa konteksto (halimbawa, may kaugnayan sa dami ng RAM, isang kadahilanan ng 1024 ang ginagamit, at may kaugnayan sa dami ng memorya ng disk, isang kadahilanan ng 1000 ay ipinakilala ng mga tagagawa ng hard drive) .

1 kilobyte
1 megabyte			1,048,576 byte
1 gigabyte			1,073,741,824 byte
1 terabyte			1,099,511,627,776 byte
1 petabyte			1,125,899,906,842,624 byte
1 exabyte			1,152,921,504,606,846,976 byte
1 zettabyte			1,180,591,620,717,411,303,424 byte
1 yottabyte			1 208 925 819 614 629 174 706 176 byte

Upang maiwasan ang pagkalito sa Abril 1999 International Electrotechnical Commission ipinakilala ang isang bagong pamantayan para sa pagpapangalan ng mga binary na numero (tingnan Binary prefix).

Mga prefix para sa submultiple unit

Mga submultiple unit, ay bumubuo ng isang tiyak na proporsyon (bahagi) ng itinatag na yunit ng pagsukat ng isang tiyak na halaga. Inirerekomenda ng International System of Units (SI) ang mga sumusunod na prefix para sa pagtukoy ng submultiple unit:

Ang haba	Console		Pagtatalaga		Halimbawa
Ang haba	Ruso	internasyonal	Ruso	internasyonal	Halimbawa
10 −1	deci				dm - decimeter
10 −2	centi				cm - sentimetro
10 −3	Milli				mH - millinewton
10 −6	micro				µm - micrometer, micron
10 −9	nano				nm - nanometer
10 −12	pico				pF - picofarad
10 −15	femto				fs - femtosecond
10 −18	atto				ac - attosecond
10 −21	zepto				zkl - zeptocoulon
10 −24	yocto				ig - yoktogram

Pinagmulan ng mga console

Karamihan sa mga prefix ay nagmula sa Griyego mga salita Ang soundboard ay nagmula sa salita deca o deka(δέκα) - "sampu", hecto - mula sa hekaton(ἑκατόν) - "isang daan", kilo - mula sa chiloi(χίλιοι) - "libo", mega - mula sa megas(μέγας), iyon ay, "malaki", giga ay gigantos(γίγας) - "higante", at tera - mula sa teratos(τέρας), na nangangahulugang "kamangha-manghang". Ang Peta (πέντε) at exa (ἕξ) ay tumutugma sa lima at anim na lugar ng isang libo at isinalin, ayon sa pagkakabanggit, bilang "lima" at "anim". Lobed micro (mula sa micros, μικρός) at nano (mula sa nanos, νᾶνος) ay isinalin bilang "maliit" at "dwarf". Mula sa isang salitang ὀκτώ ( okto), na nangangahulugang "walo", ang mga unlaping yotta (1000 8) at yokto (1/1000 8) ay nabuo.

Kung paano isinalin ang "libo" ay ang prefix milli, na bumabalik sa lat. mille. Ang mga ugat ng Latin ay mayroon ding mga prefix na centi - mula centum("isang daan") at deci - mula sa decimus("ikasampu"), zetta - mula sa septem("pito"). Zepto ("pito") ay nagmula sa lat. mga salita septem o mula sa fr. sept.

Ang unlaping atto ay nagmula sa petsa pansinin("labing walo"). Bumalik si Femto sa petsa At norwegian femten o sa iba-hindi rin. fimmtan at nangangahulugang "labinlima".

Ang prefix pico ay nagmula sa alinman fr. pico(“tuka” o “maliit na halaga”), alinman mula sa Italyano piccolo, ibig sabihin, "maliit".

Mga panuntunan para sa paggamit ng mga console

Ang mga prefix ay dapat na nakasulat kasama ng pangalan ng yunit o, nang naaayon, kasama ang pagtatalaga nito.

Ang paggamit ng dalawa o higit pang prefix sa isang hilera (hal. micromillifarads) ay hindi pinahihintulutan.

Ang pagtatalaga ng mga multiple at submultiple ng orihinal na yunit na itinaas sa isang kapangyarihan ay nabuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng naaangkop na exponent sa pagtatalaga ng maramihan o submultiple na unit ng orihinal na unit, kung saan ang exponent ay nangangahulugang ang exponent ng multiple o submultiple unit (kasama ang ang prefix). Halimbawa: 1 km² = (10³ m)² = 10 6 m² (hindi 10³ m²). Ang mga pangalan ng naturang mga yunit ay nabuo sa pamamagitan ng paglakip ng prefix sa pangalan ng orihinal na yunit: square kilometer (hindi kilo-square meter).

Kung ang yunit ay isang produkto o ratio ng mga yunit, ang unlapi, o ang pagtatalaga nito, ay kadalasang nakakabit sa pangalan o pagtatalaga ng unang yunit: kPa s/m (kilopascal second per meter). Ang pag-attach ng prefix sa pangalawang salik ng isang produkto o sa denominator ay pinapayagan lamang sa mga makatwirang kaso.

Paglalapat ng mga prefix

Dahil sa katotohanan na ang pangalan ng yunit ng masa sa SI- kilo - naglalaman ng prefix na "kilo"; upang bumuo ng maramihang at submultiple na mga yunit ng masa, isang submultiple unit ng masa ang ginagamit - isang gramo (0.001 kg).

Ang mga prefix ay ginagamit sa isang limitadong lawak na may mga yunit ng oras: maramihang mga prefix ay hindi pinagsama sa kanila - walang gumagamit ng "kilosecond", bagaman hindi ito pormal na ipinagbabawal, gayunpaman, mayroong isang pagbubukod sa panuntunang ito: sa kosmolohiya ang unit na ginamit ay " gigayears"(bilyong taon); ang mga sub-multiple prefix ay naka-attach lamang sa pangalawa(millisecond, microsecond, atbp.). Alinsunod sa GOST 8.417-2002, ang mga pangalan at pagtatalaga ng mga sumusunod na yunit ng SI ay hindi pinapayagang gamitin nang may mga prefix: minuto, oras, araw (mga yunit ng oras), degree, minuto, pangalawa(flat angle units), yunit ng astronomya, diopter At yunit ng atomic mass.

SA metro ng maramihang mga prefix, sa pagsasanay ay kilo- lang ang ginagamit: sa halip na megameter (Mm), gigameters (Gm), atbp. isinusulat nila ang "libu-libong kilometro," "milyong kilometro," atbp.; sa halip na mga square megameter (Mm²) ay isinusulat nila ang "milyong square kilometers".

Kapasidad mga kapasitor tradisyonal na sinusukat sa microfarads at picofarads, ngunit hindi millifarads o nanofarads [ hindi tinukoy ang pinagmulan 221 araw ] (nagsusulat sila ng 60,000 pF, hindi 60 nF; 2000 µF, hindi 2 mF). Gayunpaman, sa radio engineering ang paggamit ng nanofarad unit ay pinapayagan.

Ang mga prefix na nauugnay sa mga exponent na hindi nahahati ng 3 (hecto-, deca-, deci-, centi-) ay hindi inirerekomenda. Malawakang ginagamit lamang sentimetro(pagiging pangunahing yunit sa system GHS) At decibel, sa mas mababang lawak - decimeter at hectopascal (in ulat ng panahon), at ektarya. Sa ilang bansa ang dami pagkakasala sinusukat sa dekaliter.

I-convert ang micro sa milli:

Piliin ang nais na kategorya mula sa listahan, sa kasong ito "Mga Prefix ng SI".
Ilagay ang halagang iko-convert. Ang mga pangunahing pagpapatakbo ng aritmetika gaya ng karagdagan (+), pagbabawas (-), pagpaparami (*, x), paghahati (/, :, ÷), exponent (^), panaklong at pi (pi) ay sinusuportahan na sa ngayon .
Mula sa listahan, piliin ang unit ng pagsukat ng value na kino-convert, sa kasong ito ay "micro".
Panghuli, piliin ang unit ng pagsukat kung saan mo gustong i-convert ang halaga, sa kasong ito ay "milli".
Pagkatapos ipakita ang resulta ng isang operasyon, at kung kailan naaangkop, lilitaw ang isang opsyon upang i-round ang resulta sa isang tiyak na bilang ng mga decimal na lugar.

Gamit ang calculator na ito, maaari mong ilagay ang value na iko-convert kasama ang orihinal na unit ng sukat, halimbawa, "589 micro". Sa kasong ito, maaari mong gamitin ang alinman sa buong pangalan ng yunit ng pagsukat o ang pagdadaglat nito. Pagkatapos ipasok ang yunit ng pagsukat na gusto mong i-convert, tinutukoy ng calculator ang kategorya nito, sa kasong ito "Mga Prefix ng SI". Pagkatapos ay iko-convert nito ang ipinasok na halaga sa lahat ng naaangkop na yunit ng pagsukat na alam nito. Sa listahan ng mga resulta, walang alinlangan mong mahahanap ang na-convert na halaga na kailangan mo. Bilang kahalili, ang value na iko-convert ay maaaring ilagay tulad ng sumusunod: "47 micro to milli", "7 micro -> milli" o "60 micro = milli". Sa kasong ito, agad ding mauunawaan ng calculator kung aling unit ng pagsukat ang kailangang i-convert ng orihinal na halaga. Hindi alintana kung alin sa mga opsyong ito ang ginagamit, ang abala sa paghahanap sa mahabang listahan ng pagpili na may hindi mabilang na mga kategorya at hindi mabilang na mga sinusuportahang unit ay inaalis. Ang lahat ng ito ay ginagawa para sa amin ng isang calculator na nakayanan ang gawain nito sa isang segundo.

Bilang karagdagan, pinapayagan ka ng calculator na gumamit ng mga mathematical formula. Bilang resulta, hindi lamang mga numero tulad ng "(52 * 77) micro" ang isinasaalang-alang. Maaari ka ring gumamit ng maraming unit ng pagsukat nang direkta sa field ng conversion. Halimbawa, maaaring ganito ang hitsura ng naturang kumbinasyon: "589 micro + 1767 milli" o "63mm x 21cm x 80dm = ? cm^3". Ang mga yunit ng pagsukat na pinagsama sa ganitong paraan ay dapat na natural na tumutugma sa isa't isa at magkaroon ng kahulugan sa isang ibinigay na kumbinasyon.

Kung lagyan mo ng check ang kahon sa tabi ng opsyong "Mga numero sa siyentipikong notasyon," ire-represent ang sagot bilang exponential function. Halimbawa, 2.798 409 974 534 5× 1031. Sa form na ito, ang representasyon ng isang numero ay nahahati sa isang exponent, dito 31, at isang aktwal na numero, dito 2.798 409 974 534 5. Gumagamit din ng paraan ang mga device na may limitadong mga kakayahan sa pagpapakita ng numero (gaya ng mga pocket calculator) sa pagsulat ng mga numero 2.798 409 974 534 5E+ 31. Sa partikular, pinapadali nitong makita ang napakalaki at napakaliit na numero. Kung ang cell na ito ay walang check, ang resulta ay ipinapakita gamit ang normal na paraan ng pagsulat ng mga numero. Sa halimbawa sa itaas, magiging ganito ang hitsura: 27,984,099,745,345,000,000,000,000,000,000 Anuman ang pagtatanghal ng resulta, ang pinakamataas na katumpakan ng calculator na ito ay 14 na decimal na lugar. Ang katumpakan na ito ay dapat sapat para sa karamihan ng mga layunin.

Isang calculator ng pagsukat na, bukod sa iba pang mga bagay, ay maaaring gamitin upang i-convert micro V Milli: 1 micro = 0.001 milli

Ang kalikasan ay tuluy-tuloy, at anumang kahulugan ay nangangailangan ng pagtatatag ng ilang mga hangganan. Samakatuwid, ang pagbabalangkas ng mga kahulugan ay isang medyo walang pasasalamat na gawain. Gayunpaman, dapat itong gawin, dahil ang isang malinaw na kahulugan ay nagpapahintulot sa isa na paghiwalayin ang isang kababalaghan mula sa isa pa, tukuyin ang mga makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga ito at sa gayon ay makakuha ng mas malalim na pag-unawa sa mga phenomena mismo. Samakatuwid, ang layunin ng sanaysay na ito ay subukang maunawaan ang kahulugan ng mga naka-istilong termino ngayon na may prefix na "nano" (mula sa salitang Griyego para sa "dwarf") - "nanoscience", "nanotechnology", "nanoobject", "nanomaterial" .

Sa kabila ng katotohanan na ang mga isyung ito ay paulit-ulit na tinalakay na may iba't ibang antas ng lalim sa dalubhasang at tanyag na literatura sa agham, ang pagsusuri sa panitikan at personal na karanasan ay nagpapakita na wala pa ring malinaw na pag-unawa sa problema mismo sa malawak na mga lupon ng siyensya, hindi banggitin ang hindi -mga siyentipiko. , at mga kahulugan. Iyon ang dahilan kung bakit susubukan naming tukuyin ang lahat ng mga terminong nakalista sa itaas, na nakatuon sa pansin ng mambabasa sa kahulugan ng pangunahing konsepto ng "nanoobject". Inaanyayahan namin ang mambabasa na sama-samang pag-isipan kung mayroong isang bagay na pangunahing nagpapakilala sa mga nanoobject mula sa kanilang mas malaki at mas maliliit na "mga kapatid" na "naninirahan" sa mundo sa paligid natin. Bukod dito, inaanyayahan namin siya na makilahok sa isang serye ng mga eksperimento sa pag-iisip sa disenyo ng nanostructure at ang kanilang synthesis. Susubukan din naming ipakita na nasa hanay ng nanoscale na nagbabago ang likas na katangian ng pisikal at kemikal na pakikipag-ugnayan, at ito ay nangyayari nang eksakto sa parehong lugar ng sukat ng sukat kung saan ang hangganan sa pagitan ng buhay at walang buhay na kalikasan ay namamalagi.

Ngunit una, saan nagmula ang lahat ng ito, bakit ipinakilala ang prefix na "nano", kung ano ang mapagpasyahan kapag nag-uuri ng mga materyales bilang mga nanostructure, bakit ang nanoscience at nanotechnology ay pinaghiwalay sa magkahiwalay na mga lugar, kung ano ang tinutukoy sa paghihiwalay na ito (at tinutukoy nito) tunay na siyentipikong batayan?

Ano ang "nano" at saan nagsimula ang lahat?

Ito ay isang prefix na nagpapakita na ang orihinal na halaga ay dapat bawasan ng isang bilyong beses, ibig sabihin, hinati sa isa na sinusundan ng siyam na zero - 1,000,000,000. Halimbawa, ang 1 nanometer ay isang bilyong bahagi ng isang metro (1 nm = 10 –9 m ). Upang makakuha ng ideya kung gaano kaliit ang 1 nm, gawin natin ang sumusunod na eksperimento sa pag-iisip (Larawan 1). Kung babawasan natin ang diameter ng ating planeta (12,750 km = 12.75 × 10 6 m ≈ 10 7 m) ng 100 milyon (10 8) beses, makakakuha tayo ng humigit-kumulang 10 –1 m. Ito ay humigit-kumulang sa laki ng football (standard na diameter ng isang soccer ball ay 22 cm, ngunit sa aming sukat ang pagkakaiba na ito ay hindi gaanong mahalaga; para sa amin 2.2 × 10 –1 m ≈ 10 –1 m). Ngayon bawasan natin ang diameter ng bola ng soccer ng parehong 100 milyon (10 8) beses, at ngayon lang natin nakuha ang laki ng nanoparticle na katumbas ng 1 nm (humigit-kumulang ang diameter ng carbon molecule ng fullerene C 60, katulad ng hugis. sa isang soccer ball - tingnan ang Fig. 1) .

Kapansin-pansin na ang prefix na "nano" ay ginamit sa siyentipikong panitikan sa loob ng mahabang panahon, ngunit upang italaga ang mga bagay na hindi nanoscale. Sa partikular, para sa mga bagay na ang laki ay bilyun-bilyong beses na mas malaki kaysa sa 1 nm - sa terminolohiya ng dinosaur. Nanotyrannosaur ( nanotyrranus) at mga nanosaur ( nanosaurus) ay tinatawag na dwarf dinosaur, na ang mga sukat ay 5 at 1.3 m, ayon sa pagkakabanggit. Ngunit sila ay talagang "mga dwarf" kumpara sa iba pang mga dinosaur, na ang mga sukat ay lumampas sa 10 m (hanggang 50 m), at ang kanilang timbang ay maaaring umabot sa 30-40 tonelada o higit pa. Ang halimbawang ito ay nagbibigay-diin na ang prefix na "nano" mismo ay walang pisikal na kahulugan, ngunit nagpapahiwatig lamang ng sukat.

Ngunit ngayon, sa tulong ng prefix na ito, itinalaga nila ang isang bagong panahon sa pag-unlad ng teknolohiya, kung minsan ay tinatawag na ika-apat na rebolusyong pang-industriya - ang panahon ng nanotechnology.

Madalas na pinaniniwalaan na ang simula ng panahon ng nanotechnology ay inilatag noong 1959 ni Richard Feynman sa kanyang panayam " Maraming Kuwarto sa Ibaba"("Maraming puwang sa ibaba") Ang pangunahing postulate ng panayam na ito ay na mula sa punto ng view ng mga pangunahing batas ng pisika, ang may-akda ay hindi nakakakita ng anumang mga hadlang sa pagtatrabaho sa molekular at atomic na antas, sa pagmamanipula ng indibidwal atoms o molekula. Sinabi ni Feynman na sa tulong ng ilang partikular na device, maaari kang gumawa ng mas maliliit na device, na maaari namang gumawa ng mas maliliit na device, at iba pa hanggang sa atomic level, ibig sabihin, sa naaangkop na teknolohiya, ang mga indibidwal na atom ay maaaring manipulahin.

Gayunpaman, upang maging patas, dapat tandaan na hindi si Feynman ang unang nakaisip nito. Sa partikular, ang ideya ng paglikha ng mga manipulator na unti-unting bumababa sa laki ay ipinahayag noong 1931 ng manunulat na si Boris Zhitkov sa kanyang kwentong science fiction na "Microhands". Hindi namin mapipigilan ang pagbibigay ng mga maiikling panipi mula sa kuwentong ito upang hayaan ang mambabasa na pahalagahan ang pananaw ng manunulat para sa kanyang sarili:

"Matagal kong pinag-isipan ang utak ko at ito ang narating ko: Gagawa ako ng maliliit na kamay, isang eksaktong kopya ng akin - kahit na dalawampu't tatlumpung beses na mas maliit, ngunit magkakaroon sila ng nababaluktot na mga daliri, tulad ng sa akin. , sila ay kukuyom sa isang kamao, ituwid, maging sa parehong posisyon bilang aking buhay na mga kamay. At ginawa ko sila...
Ngunit biglang sumagi sa isip ko: Kaya kong gumawa ng mga micro hands para sa aking maliliit na kamay. Maaari akong gumawa ng parehong guwantes para sa kanila tulad ng ginawa ko para sa aking buhay na mga kamay, gamit ang parehong sistema, ikonekta ang mga ito sa mga hawakan ng sampung beses na mas maliit kaysa sa aking mga micro-kamay, at pagkatapos... Magkakaroon ako ng tunay na micro-kamay, sila ay magiging dalawang daang beses na mas maliit kaysa sa mga galaw ko. Sa pamamagitan ng mga kamay na ito ay sasabog ako sa mga maliliit na bagay ng buhay na nakita pa lamang, ngunit kung saan wala pang nagtatapon ng kanilang mga kamay. At kailangan kong magtrabaho...
Nais kong gumawa ng tunay na micro hands, na magagamit ko upang kunin ang mga particle ng matter kung saan gawa ang matter, ang mga hindi maisip na maliliit na particle na nakikita lamang sa pamamagitan ng ultramicroscope. Nais kong makapasok sa lugar na iyon kung saan ang isip ng tao ay nawawala ang lahat ng ideya ng laki - tila walang mga sukat, ang lahat ay napakaliit.

Ngunit ito ay hindi lamang tungkol sa mga hulang pampanitikan. Ano ngayon ang tinatawag na nanoobjects, nanotechnologies, kung gusto mo, matagal nang ginagamit ng mga tao sa kanilang buhay. Ang isa sa mga pinaka-kapansin-pansin na mga halimbawa (literal at figuratively) ay maraming kulay na salamin. Halimbawa, nilikha noong ika-4 na siglo AD. e. Ang Lycurgus Cup, na itinago sa British Museum, kapag naiilaw mula sa labas ay berde, ngunit kapag naiilaw mula sa loob ito ay purple-red. Ang mga kamakailang pag-aaral ng electron microscopy ay nagpakita na ang hindi pangkaraniwang epekto na ito ay dahil sa pagkakaroon ng nano-sized na mga particle ng ginto at pilak sa salamin. Samakatuwid, maaari nating ligtas na sabihin na ang Lycurgus Cup ay gawa sa nanocomposite material.

Sa ngayon, sa Middle Ages, ang metal na nanodust ay madalas na idinagdag sa salamin upang gumawa ng stained glass. Ang mga pagkakaiba-iba sa kulay ng salamin ay nakasalalay sa mga pagkakaiba sa mga particle na idinagdag - ang likas na katangian ng metal na ginamit at ang laki ng mga particle nito. Natuklasan kamakailan na ang mga baso na ito ay mayroon ding mga katangian ng bactericidal, iyon ay, hindi lamang sila nagbibigay ng magandang paglalaro ng liwanag sa silid, ngunit din disimpektahin ang kapaligiran.

Kung isasaalang-alang natin ang kasaysayan ng pag-unlad ng agham sa mga makasaysayang termino, maaari nating i-highlight, sa isang banda, ang isang pangkalahatang vector - ang pagtagos ng mga natural na agham na "malalim" sa bagay. Ang paggalaw kasama ang vector na ito ay natutukoy sa pamamagitan ng pagbuo ng mga paraan ng pagsubaybay. Sa una, pinag-aralan ng mga tao ang ordinaryong mundo, na hindi nangangailangan ng mga espesyal na instrumento upang obserbahan. Sa mga obserbasyon sa antas na ito, ang mga pundasyon ng biology ay inilatag (klasipikasyon ng buhay na mundo, C. Linnaeus, atbp.), at ang teorya ng ebolusyon ay nilikha (C. Darwin, 1859). Nang lumitaw ang teleskopyo, ang mga tao ay nakagawa ng astronomical observation (G. Galileo, 1609). Ang resulta nito ay ang batas ng unibersal na grabitasyon at klasikal na mekanika (I. Newton, 1642–1727). Nang lumitaw ang mikroskopyo ni Leeuwenhoek (1674), ang mga tao ay tumagos sa microworld (laki ng pagitan 1 mm - 0.1 mm). Sa una ito ay pagmumuni-muni lamang ng mga maliliit na organismo na hindi nakikita ng mata. Sa pagtatapos lamang ng ika-19 na siglo si L. Pasteur ang unang nilinaw ang kalikasan at mga tungkulin ng mga mikroorganismo. Sa parehong oras (huli ng ika-19 - unang bahagi ng ika-20 siglo) isang rebolusyon ang naganap sa pisika. Ang mga siyentipiko ay nagsimulang tumagos sa loob ng atom at pinag-aralan ang istraktura nito. Muli, ito ay dahil sa pagdating ng mga bagong pamamaraan at kasangkapan, na nagsimulang gumamit ng pinakamaliit na mga particle ng bagay. Noong 1909, gamit ang mga alpha particle (helium nuclei na may sukat na humigit-kumulang 10–13 m), nagawang "makita" ni Rutherford ang nucleus ng isang gintong atom. Ang Bohr-Rutherford planetary model ng atom, na nilikha batay sa mga eksperimento na ito, ay nagbibigay ng visual na imahe ng kalakihan ng "libre" na espasyo sa atom, na medyo maihahambing sa cosmic emptiness ng Solar system. Walang laman ang mga naturang order na nasa isip ni Feynman sa kanyang lecture. Gamit ang parehong mga α-particle, noong 1919 isinagawa ni Rutherford ang unang reaksyong nuklear upang i-convert ang nitrogen sa oxygen. Ito ay kung paano pinasok ng mga physicist ang pico- at femto-size na pagitan, at ang pag-unawa sa istruktura ng bagay sa atomic at subatomic na antas ay humantong sa unang kalahati ng huling siglo sa paglikha ng quantum mechanics.

Mundo ng Nawalang Halaga

Sa kasaysayan, nangyari na sa sukat ng sukat (Larawan 2) halos lahat ng mga dimensional na lugar ng pananaliksik ay "saklaw", maliban sa lugar ng mga nanosize. Gayunpaman, ang mundo ay walang visionary na mga tao. Sa simula ng ika-20 siglo, inilathala ni W. Ostwald ang aklat na "The World of Bypassed Quantities," na tumatalakay sa isang bagong larangan ng chemistry noong panahong iyon - colloidal chemistry, na partikular na tumatalakay sa mga particle na may sukat na nanometer (bagaman ang terminong ito ay hindi pa ginagamit sa panahong iyon). Nasa aklat na ito, nabanggit niya na ang pagdurog ng bagay sa ilang mga punto ay humahantong sa mga bagong katangian, na ang mga katangian ng buong materyal ay nakasalalay sa laki ng butil.

Sa simula ng ikadalawampu siglo, hindi pa nila "nakikita" ang mga particle ng ganitong laki, dahil nasa ibaba ang mga limitasyon ng resolusyon ng isang light microscope. Samakatuwid, hindi nagkataon na ang isa sa mga unang milestone sa paglitaw ng nanotechnology ay itinuturing na ang pag-imbento ng electron microscope nina M. Knoll at E. Ruska noong 1931. Pagkatapos lamang nito ay "nakikita" ng sangkatauhan ang mga bagay na may sukat na submicron at nanometer. At pagkatapos ang lahat ay nahuhulog sa lugar - ang pangunahing pamantayan kung saan tinatanggap ng sangkatauhan (o hindi tinatanggap) ang anumang mga bagong katotohanan at phenomena ay ipinahayag sa mga salita ni Thomas na hindi naniniwala: "Hanggang sa makita ko, hindi ako maniniwala."

Ang susunod na hakbang ay ginawa noong 1981 - G. Binnig at G. Rohrer ay lumikha ng isang scanning tunneling microscope, na naging posible hindi lamang upang makakuha ng mga larawan ng mga indibidwal na atomo, kundi pati na rin upang manipulahin ang mga ito. Ibig sabihin, nilikha ang teknolohiyang binanggit ni R. Feynman sa kanyang panayam. Doon nagsimula ang panahon ng nanotechnology.

Pansinin natin na dito muli tayo ay humaharap sa parehong kuwento. Muli, dahil karaniwan na para sa sangkatauhan na hindi bigyang-pansin kung ano ang, kahit kaunti, nang mas maaga sa panahon nito. Kaya, gamit ang halimbawa ng nanotechnology, lumalabas na walang natuklasang bago, nagsimula lang silang mas maunawaan kung ano ang nangyayari sa paligid, kung ano ang ginagawa ng mga tao kahit noong sinaunang panahon, kahit na hindi sinasadya, o sa halip, sinasadya (alam nila kung ano ang kanilang ginagawa. gustong makuha), ngunit hindi nauunawaan ang physics at chemistry phenomena. Ang isa pang tanong ay ang pagkakaroon ng teknolohiya ay hindi pa nangangahulugan ng pag-unawa sa kakanyahan ng proseso. Matagal na nilang alam kung paano magluto ng bakal, ngunit ang pag-unawa sa pisikal at kemikal na pundasyon ng paggawa ng bakal ay dumating nang maglaon. Dito mo maaalala na ang sikreto ng Damascus steel ay hindi pa natutuklasan. Dito mayroon kaming ibang hypostasis - alam namin kung ano ang kailangan naming makuha, ngunit hindi namin alam kung paano. Kaya ang relasyon sa pagitan ng agham at teknolohiya ay hindi laging simple.

Sino ang unang nag-aral ng mga nanomaterial sa kanilang modernong kahulugan? Noong 1981, unang ginamit ng Amerikanong siyentipiko na si G. Gleiter ang kahulugan ng "nanocrystalline". Binuo niya ang konsepto ng paglikha ng mga nanomaterial at binuo ito sa isang serye ng mga gawa noong 1981–1986, na ipinakilala ang mga terminong "nanocrystalline", "nanostructured", "nanophase" at "nanocomposite" na mga materyales. Ang pangunahing diin ng mga gawang ito ay sa kritikal na papel ng maramihang mga interface sa mga nanomaterial bilang batayan para sa pagbabago ng mga katangian ng solids.

Ang isa sa pinakamahalagang kaganapan sa kasaysayan ng nanotechnology at ang pag-unlad ng ideolohiya ng nanoparticle ay ang pagtuklas din noong kalagitnaan ng 80s - unang bahagi ng 90s ng ika-20 siglo ng carbon nanostructures - fullerenes at carbon nanotubes, pati na rin ang pagtuklas sa ang ika-21 siglo ng isang paraan para sa paggawa ng graphene.

Ngunit bumalik tayo sa mga kahulugan.

Mga unang kahulugan: ang lahat ay napaka-simple

Sa una ang lahat ay napakasimple. Noong 2000, nilagdaan ni US President B. Clinton ang dokumentong “ Pambansang Nanotechnology Initiative"("National Nanotechnology Initiative"), na nagbibigay ng sumusunod na kahulugan: ang nanotechnology ay kinabibilangan ng paglikha ng mga teknolohiya at pananaliksik sa atomic, molekular at macromolecular na antas sa loob humigit-kumulang mula 1 hanggang 100 nm upang maunawaan ang mga pangunahing prinsipyo ng phenomena at mga katangian ng mga materyales sa antas ng nanoscale, pati na rin ang paglikha at paggamit ng mga istruktura, kagamitan at mga sistema na may mga bagong katangian at pag-andar na tinutukoy ng kanilang laki.

Noong 2003, umapela ang gobyerno ng UK Royal Society at Royal Academy of Engineering na may kahilingang ipahayag ang kanilang opinyon sa pangangailangang bumuo ng nanotechnology, tasahin ang mga pakinabang at problema na maaaring idulot ng kanilang pag-unlad. Ang naturang ulat na pinamagatang “ Nanoscience at nanotechnologies: mga pagkakataon at kawalan ng katiyakan" ay lumitaw noong Hulyo 2004, at sa loob nito, sa pagkakaalam natin, sa unang pagkakataon ay ibinigay ang magkahiwalay na mga kahulugan ng nanoscience at nanotechnology:

Nanoscience ay ang pag-aaral ng mga phenomena at mga bagay sa mga antas ng atomic, molekular at macromolecular, ang mga katangian na malaki ang pagkakaiba sa mga katangian ng kanilang mga macro-analogs.

Nanotechnology ay ang disenyo, paglalarawan, produksyon at aplikasyon ng mga istruktura, kagamitan at sistema na ang mga katangian ay tinutukoy ng kanilang hugis at sukat sa antas ng nanometer.

Kaya, sa ilalim ng terminong "nanotechnology" ay tumutukoy sa isang hanay ng mga teknolohikal na pamamaraan na ginagawang posible na lumikha ng mga nano-object at/o manipulahin ang mga ito. Ang natitira na lang ay tukuyin ang mga nanoobject. Ngunit lumalabas na hindi ito gaanong simple, kaya karamihan sa artikulo ay nakatuon sa kahulugang ito.

Upang magsimula, narito ang pormal na kahulugan na pinakalaganap na ginagamit ngayon:

Nanoobjects (mga nanopartikel) ay mga bagay (mga partikulo) na may katangiang sukat na 1–100 nanometer sa hindi bababa sa isang dimensyon.

Mukhang maayos at malinaw ang lahat, ngunit hindi malinaw kung bakit ibinigay ang gayong mahigpit na kahulugan ng mas mababa at itaas na mga limitasyon ng 1 at 100 nm? Tila ito ay pinili nang kusang-loob, ang pagtatalaga ng pinakamataas na limitasyon ay lalo na kahina-hinala. Bakit hindi 70 o 150 nm? Pagkatapos ng lahat, isinasaalang-alang ang lahat ng pagkakaiba-iba ng mga nano-object sa kalikasan, ang mga hangganan ng nano-section ng sukat na sukat ay maaari at dapat na makabuluhang malabo. At sa pangkalahatan, sa likas na katangian, ang pagguhit ng anumang tumpak na mga hangganan ay imposible - ang ilang mga bagay ay maayos na dumadaloy sa iba, at ito ay nangyayari sa isang tiyak na agwat, at hindi sa isang punto.

Bago pag-usapan ang tungkol sa mga hangganan, subukan nating maunawaan kung anong pisikal na kahulugan ang nilalaman ng konsepto ng "nanoobject", bakit kailangan itong makilala sa pamamagitan ng isang hiwalay na kahulugan?

Tulad ng nabanggit sa itaas, sa pagtatapos lamang ng ika-20 siglo nagsimulang lumitaw ang pag-unawa (o sa halip, upang maging matatag sa mga isipan) na ang nanoscale na hanay ng istraktura ng bagay ay mayroon pa ring sariling mga katangian, na sa antas na ito ay mayroon ang bagay. iba pang mga katangian na hindi nagpapakita ng kanilang mga sarili sa macrocosm. Napakahirap isalin ang ilang mga terminong Ingles sa Russian, ngunit sa Ingles mayroong terminong " maramihang materyal”, na maaaring isalin bilang "isang malaking halaga ng substance", "bulk substance", "continuous medium". Kaya narito ang ilang mga pag-aari " maramihang materyales» habang lumiliit ang laki ng mga bumubuo nitong particle, maaari silang magsimulang magbago kapag umabot sila sa isang tiyak na sukat. Sa kasong ito, sinasabi nila na mayroong isang paglipat sa nanostate ng sangkap, nanomaterials.

At ito ay nangyayari dahil habang bumababa ang laki ng butil, ang bahagi ng mga atomo na matatagpuan sa kanilang ibabaw at ang kanilang kontribusyon sa mga katangian ng bagay ay nagiging makabuluhan at tumataas na may karagdagang pagbaba sa laki (Larawan 3).

Ngunit bakit ang pagtaas sa bahagi ng mga atomo sa ibabaw ay makabuluhang nakakaapekto sa mga katangian ng mga particle?

Ang tinatawag na surface phenomena ay matagal nang kilala - ito ay surface tension, capillary phenomena, surface activity, basa, adsorption, adhesion, atbp. ang mga particle na bumubuo sa katawan ay hindi nabayaran sa ibabaw nito (Larawan 4). Sa madaling salita, ang mga atomo sa ibabaw (kristal o likido - hindi mahalaga) ay nasa mga espesyal na kondisyon. Halimbawa, sa mga kristal, ang mga puwersa na pumipilit sa kanila na nasa mga node ng kristal na sala-sala ay kumikilos lamang sa kanila mula sa ibaba. Samakatuwid, ang mga katangian ng "ibabaw" na mga atom na ito ay naiiba sa mga katangian ng parehong mga atomo sa maramihan.

Dahil ang bilang ng mga atomo sa ibabaw sa mga nanoobject ay tumataas nang husto (Fig. 3), ang kanilang kontribusyon sa mga katangian ng nanoobject ay nagiging mapagpasyahan at lumalaki na may karagdagang pagbaba sa laki ng bagay. Ito ay tiyak na isa sa mga dahilan para sa pagpapakita ng mga bagong katangian sa nanolevel.

Ang isa pang dahilan para sa tinalakay na pagbabago sa mga katangian ay na sa dimensional na antas na ito ang pagkilos ng mga batas ng quantum mechanics ay nagsisimulang magpakita mismo, ibig sabihin, ang antas ng nanosizes ay ang antas ng paglipat, lalo na ang paglipat, mula sa paghahari ng mga klasikal na mekanika hanggang sa paghahari ng quantum mechanics. At gaya ng nalalaman, ang pinaka-hindi mahuhulaan na mga bagay ay tiyak ang mga estado ng paglipat.

Sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, natutunan ng mga tao na magtrabaho kapwa sa isang masa ng mga atomo at sa isang solong atom.

Kasunod nito, naging malinaw na ang isang "maliit na bungkos ng mga atomo" ay ibang bagay, hindi lubos na katulad sa alinman sa isang masa ng mga atomo o isang indibidwal na atom.

Sa unang pagkakataon, malamang na nahaharap ang mga siyentipiko at technologist sa problemang ito sa semiconductor physics. Sa kanilang paghahanap para sa miniaturization, naabot nila ang mga laki ng particle (ilang sampu ng nanometer o mas kaunti) kung saan ang kanilang mga optical at electronic na katangian ay nagsimulang mag-iba nang husto mula sa mga particle ng "regular" na laki. Noon sa wakas ay naging malinaw na ang "nanoscale" na sukat ay isang espesyal na rehiyon, naiiba sa rehiyon ng pagkakaroon ng macroparticle o tuluy-tuloy na media.

Samakatuwid, sa mga kahulugan sa itaas ng nanoscience at nanotechnology, ang pinakamahalagang punto ay ang "tunay na nano" ay nagsisimula sa paglitaw ng mga bagong katangian ng mga sangkap na nauugnay sa paglipat sa mga kaliskis na ito at naiiba sa mga katangian ng mga bulk na materyales. Iyon ay, ang pinakamahalaga at mahalagang kalidad ng nanoparticle, ang kanilang pangunahing pagkakaiba mula sa micro- at macroparticle, ay ang hitsura ng panimula ng mga bagong katangian sa kanila na hindi lumilitaw sa iba pang mga sukat. Nagbigay na kami ng mga halimbawang pampanitikan, muli naming ginagamit ang diskarteng ito upang malinaw na ipakita at bigyang-diin ang mga pagkakaiba sa pagitan ng macro-, micro- at nano-objects.

Bumalik tayo sa mga halimbawang pampanitikan. Ang bayani ng kwento ni Leskov, si Levsha, ay madalas na binabanggit bilang isang "maagang" nanotechnologist. Gayunpaman, ito ay mali. Ang pangunahing tagumpay ni Lefty ay ang paggawa niya ng maliliit na pako [ "Nagtrabaho ako nang mas maliit kaysa sa mga horseshoes na ito: Pinisahin ko ang mga pako kung saan napuno ang mga horseshoes, walang maliit na saklaw ang maaaring dalhin ang mga ito doon."]. Ngunit ang mga kuko na ito, kahit na napakaliit, ay nanatiling mga kuko at hindi nawala ang kanilang pangunahing pag-andar - upang hawakan ang horseshoe. Kaya ang halimbawa sa Lefty ay isang halimbawa ng miniaturization (microminiaturization, kung gusto mo), ibig sabihin, pagbabawas ng laki ng isang bagay nang hindi binabago ang functional at iba pang mga katangian nito.

Ngunit ang nabanggit na kuwento ni B. Zhitkov ay eksaktong naglalarawan ng pagbabago sa mga katangian:

"Kailangan kong maglabas ng manipis na wire - iyon ay, ang kapal na magiging parang buhok para sa aking buhay na mga kamay. Nagtrabaho ako at tumingin sa mikroskopyo habang ang mga micro na kamay ay nag-abot ng tanso. Payat, payat - may natitira pang limang kahabaan - at pagkatapos ay naputol ang wire. Hindi man lang ito napunit - gumuho ito na parang gawa sa luwad. Ito ay gumuho sa pinong buhangin. Ito ay pulang tanso, na sikat sa ductility nito."

Tandaan na sa Wikipedia sa isang artikulo tungkol sa nanotechnology, ang pagtaas sa tigas ng tanso ay ibinigay bilang isa sa mga halimbawa ng mga pagbabago sa mga katangian na may lumiliit na laki. (Nagtataka ako kung saan nalaman ni B. Zhitkov ang tungkol dito noong 1931?)

Nanoobjects: quantum plane, thread at point. Mga carbon nanostructure

Sa pagtatapos ng ika-20 siglo, ang pagkakaroon ng isang tiyak na rehiyon ng mga laki ng butil ng bagay - ang rehiyon ng mga nanosize - sa wakas ay naging halata. Ang mga physicist, na nililinaw ang kahulugan ng mga nano-object, ay inaangkin na ang itaas na limitasyon ng nano-section ng sukat ng sukat ay tila nag-tutugma sa laki ng pagpapakita ng tinatawag na mababang-dimensional na mga epekto o ang epekto ng pagbawas ng dimensionality.

Subukan nating i-reverse-translate ang huling pahayag mula sa wika ng mga physicist sa karaniwang wika ng tao.

Nabubuhay tayo sa isang three-dimensional na mundo. Ang lahat ng tunay na bagay sa paligid natin ay may ilang partikular na sukat sa lahat ng tatlong dimensyon, o, gaya ng sinasabi ng mga pisiko, mayroon silang dimensyon 3.

Isagawa natin ang sumusunod na eksperimento sa pag-iisip. Pumili tayo ng tatlong-dimensional, dami, isang sample ng ilang materyal, mas mabuti ang isang homogenous na kristal. Hayaan itong maging isang kubo na may haba ng gilid na 1 cm. Ang sample na ito ay may ilang mga pisikal na katangian na hindi nakadepende sa laki nito. Malapit sa panlabas na ibabaw ng aming sample, ang mga katangian ay maaaring iba sa mga nasa maramihan. Gayunpaman, ang kamag-anak na bahagi ng mga atomo sa ibabaw ay maliit, at samakatuwid ang kontribusyon ng mga pagbabago sa ibabaw sa mga katangian ay maaaring mapabayaan (ang pangangailangang ito ay nangangahulugan sa wika ng mga physicist na ang sample dami). Ngayon hatiin natin ang kubo sa kalahati - dalawa sa mga dimensyon ng katangian nito ay mananatiling pareho, at isa, hayaan itong maging ang taas. d, ay bababa ng 2 beses. Ano ang mangyayari sa mga katangian ng sample? Hindi sila magbabago. Ulitin natin muli ang eksperimentong ito at sukatin ang pag-aari na interesado sa atin. Makakakuha tayo ng parehong resulta. Sa pag-uulit ng eksperimento nang maraming beses, sa wakas ay maaabot natin ang isang partikular na kritikal na laki d*, sa ibaba kung saan ang pag-aari na sinusukat namin ay magsisimulang depende sa laki d. Bakit? Sa d ≤ d* ang bahagi ng kontribusyon ng mga atomo sa ibabaw sa mga katangian ay nagiging makabuluhan at patuloy na tataas sa karagdagang pagbaba d.

Sabi ng mga physicist kapag d ≤ d* sa sample namin meron epekto ng laki ng quantum sa isang dimensyon. Para sa kanila, ang aming sample ay hindi na three-dimensional (na para sa sinumang ordinaryong tao ay parang walang katotohanan, dahil ang aming d kahit na ito ay maliit, ito ay hindi katumbas ng zero!), ito nabawasan ang sukat sa dalawa. A ang sample mismo ay tinatawag quantum plane, o quantum well, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa terminong "potensyal na balon" na kadalasang ginagamit sa pisika.

Kung sa ilang sample d ≤ d* sa dalawang dimensyon, ito ay tinatawag one-dimensional na quantum object, o quantum thread, o quantum wire. U zero-dimensional na mga bagay, o quantum tuldok, d ≤ d* sa lahat ng tatlong dimensyon.

Natural, ang kritikal na laki d* ay hindi isang pare-parehong halaga para sa iba't ibang mga materyales at kahit na para sa isang materyal ay maaaring mag-iba nang malaki depende sa kung alin sa mga katangian na sinukat namin sa aming eksperimento, o, sa madaling salita, kung alin sa mga kritikal na dimensional na katangian ng mga pisikal na phenomena ang tumutukoy sa katangiang ito (malayang landas ng electron phonon , de Broglie wavelength, diffusion length, penetration depth ng isang panlabas na electromagnetic field o acoustic waves, atbp.).

Gayunpaman, lumalabas na sa lahat ng iba't ibang mga phenomena na nagaganap sa mga organic at inorganic na materyales sa buhay at walang buhay na kalikasan, ang halaga d* humigit-kumulang sa hanay na 1-100 nm. Kaya, ang isang "nanoobject" ("nanostructure", "nanoparticle") ay isa pang variant ng terminong "quantum-dimensional structure". Ito ay isang bagay na d ≤ d* sa kahit isang dimensyon. Ito ay mga particle ng pinababang dimensionality, mga particle na may mas mataas na proporsyon ng mga atomo sa ibabaw. Nangangahulugan ito na pinaka-lohikal na pag-uri-uriin ang mga ito ayon sa antas ng pagbawas ng dimensionality: 2D - mga eroplanong quantum, 1D - mga thread ng quantum, 0D - mga tuldok na quantum.

Ang buong spectrum ng mga pinababang dimensyon ay madaling maipaliwanag at, pinaka-mahalaga, naobserbahan sa eksperimento gamit ang halimbawa ng carbon nanoparticle.

Ang pagtuklas ng mga carbon nanostructure ay isang napakahalagang milestone sa pagbuo ng konsepto ng nanoparticle.

Ang carbon ay ang pang-labing-isang pinaka-masaganang elemento sa kalikasan, ngunit salamat sa natatanging kakayahan ng mga atomo nito na magsama-sama sa isa't isa at bumuo ng mahahabang molekula na kinabibilangan ng iba pang mga elemento bilang mga substituent, isang malaking iba't ibang mga organikong compound, at maging ang Buhay mismo, ay lumitaw. Ngunit kahit na pagsasama-sama lamang sa sarili nito, ang carbon ay may kakayahang makabuo ng isang malaking hanay ng iba't ibang mga istraktura na may napaka-magkakaibang katangian - ang tinatawag na allotropic modifications. Ang brilyante, halimbawa, ay isang pamantayan ng transparency at tigas, isang dielectric at isang heat insulator. Gayunpaman, ang grapayt ay isang perpektong "absorber" ng liwanag, isang ultra-malambot na materyal (sa isang tiyak na direksyon), isa sa mga pinakamahusay na konduktor ng init at kuryente (sa isang eroplano na patayo sa direksyon sa itaas). Ngunit ang parehong mga materyales na ito ay binubuo lamang ng mga carbon atom!

Ngunit ang lahat ng ito ay nasa antas ng macro. At ang paglipat sa nanolevel ay nagbubukas ng mga bagong natatanging katangian ng carbon. Ito ay lumabas na ang "pag-ibig" ng mga atomo ng carbon para sa bawat isa ay napakahusay na maaari nilang, nang walang pakikilahok ng iba pang mga elemento, ay bumuo ng isang buong hanay ng mga nanostructure na naiiba sa bawat isa, kabilang ang laki. Kabilang dito ang fullerenes, graphene, nanotubes, nanocons, atbp. (Larawan 5).

Tandaan natin na ang mga carbon nanostructure ay maaaring tawaging "totoong" nanoparticle, dahil sa kanila, tulad ng malinaw na makikita sa Fig. 5, ang lahat ng kanilang mga constituent atoms ay namamalagi sa ibabaw.

Ngunit bumalik tayo sa grapayt mismo. Kaya, ang grapayt ay ang pinakakaraniwan at thermodynamically stable na pagbabago ng elemental na carbon na may three-dimensional na istraktura ng kristal na binubuo ng mga parallel na atomic layer, na ang bawat isa ay isang siksik na packing ng mga hexagons (Fig. 6). Sa mga vertices ng anumang naturang hexagon ay isang carbon atom, at ang mga gilid ng hexagons ay graphic na nagpapakita ng malakas na covalent bond sa pagitan ng mga carbon atom, ang haba nito ay 0.142 nm. Ngunit ang distansya sa pagitan ng mga layer ay medyo malaki (0.334 nm), at samakatuwid ang koneksyon sa pagitan ng mga layer ay medyo mahina (sa kasong ito ay pinag-uusapan nila ang pakikipag-ugnayan ng van der Waals).

Ipinapaliwanag ng istrukturang kristal na ito ang mga kakaibang katangian ng mga pisikal na katangian ng grapayt. Una, mababang tigas at ang kakayahang madaling paghiwalayin sa maliliit na mga natuklap. Kaya, halimbawa, sumulat sila gamit ang mga lead ng lapis, ang mga graphite flakes na kung saan, pagbabalat, ay nananatili sa papel. Pangalawa, ang nabanggit na binibigkas na anisotropy ng mga pisikal na katangian ng grapayt at, higit sa lahat, ang electrical conductivity at thermal conductivity nito.

Anuman sa mga layer ng three-dimensional na istraktura ng grapayt ay maaaring ituring bilang isang higanteng istraktura ng planar na may 2D na dimensyon. Ang dalawang-dimensional na istrakturang ito, na binuo lamang mula sa mga carbon atom, ay tinatawag na "graphene." Ang pagkuha ng gayong istraktura ay "medyo" madali, kahit sa isang eksperimento sa pag-iisip. Kumuha tayo ng graphite pencil lead at magsimulang magsulat. Taas ng lead d ay bababa. Kung mayroon kang sapat na pasensya, pagkatapos ay sa ilang mga punto ang halaga d ay magiging katumbas ng d*, at nakakakuha tayo ng quantum plane (2D).

Sa loob ng mahabang panahon, ang problema ng katatagan ng mga flat two-dimensional na istruktura sa isang libreng estado (walang substrate) sa pangkalahatan at graphene sa partikular, pati na rin ang mga elektronikong katangian ng graphene, ay ang paksa ng mga teoretikal na pag-aaral lamang. Kamakailan lamang, noong 2004, ang isang pangkat ng mga physicist na pinamumunuan nina A. Geim at K. Novoselov ay nakakuha ng mga unang sample ng graphene, na nag-rebolusyon sa larangang ito, dahil ang gayong dalawang-dimensional na mga istraktura ay naging, sa partikular, na may kakayahang magpakita ng kamangha-manghang electronic mga ari-arian, na may husay na naiiba sa anumang nauna nang naobserbahan. Samakatuwid, ngayon daan-daang mga pang-eksperimentong grupo ang nag-aaral ng mga elektronikong katangian ng graphene.

Kung i-roll up natin ang isang graphene layer, monoatomic sa kapal, sa isang silindro upang ang hexagonal network ng mga carbon atoms ay sarado nang walang mga tahi, pagkatapos ay "gagawa" tayo. single-walled carbon nanotube. Sa eksperimento, posibleng makakuha ng single-walled nanotubes na may diameter mula 0.43 hanggang 5 nm. Ang mga tampok na katangian ng geometry ng nanotubes ay ang mga record na halaga ng tiyak na lugar sa ibabaw (sa average ~1600 m 2 /g para sa mga single-walled tubes) at ratio ng haba-sa-diameter (100,000 at mas mataas). Kaya, ang mga nanotubes ay 1D nanoobjects - mga quantum thread.

Ang mga multi-walled carbon nanotubes ay naobserbahan din sa mga eksperimento (Larawan 7). Binubuo ang mga ito ng mga coaxial cylinder na ipinasok ang isa sa isa, ang mga dingding nito ay nasa layo (mga 3.5 Å) na malapit sa interplanar na distansya sa graphite (0.334 nm). Ang bilang ng mga pader ay maaaring mag-iba mula 2 hanggang 50.

Kung maglalagay tayo ng isang piraso ng graphite sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran ng gas (helium o argon) at pagkatapos ay iilawan ito ng isang sinag ng isang malakas na pulsed laser o puro sikat ng araw, maaari nating sumingaw ang materyal ng ating graphite target (tandaan na para dito ang target na ibabaw temperatura ay dapat na hindi bababa sa 2700 ° C) . Sa ilalim ng ganitong mga kondisyon, ang isang plasma ay nabuo sa itaas ng target na ibabaw, na binubuo ng mga indibidwal na carbon atoms, na kung saan ay entrained sa pamamagitan ng daloy ng malamig na gas, na humahantong sa paglamig ng plasma at ang pagbuo ng mga kumpol ng carbon. Kaya, lumalabas na sa ilalim ng ilang mga kundisyon ng clustering, ang mga carbon atoms ay sarado upang bumuo ng isang balangkas na spherical molecule C 60 na may sukat na 0D (ibig sabihin, isang quantum dot), na ipinapakita na sa Fig. 1.

Ang ganitong kusang pagbuo ng C 60 molecule sa carbon plasma ay natuklasan sa isang magkasanib na eksperimento nina G. Kroto, R. Curl at R. Smoley, na isinagawa sa loob ng sampung araw noong Setyembre 1985. Ire-refer namin ang matanong na mambabasa sa aklat ni E. A. Katz "Fullerenes, carbon nanotubes at nanoclusters: Isang talaangkanan ng mga anyo at ideya," na naglalarawan nang detalyado sa kaakit-akit na kasaysayan ng pagtuklas na ito at ang mga pangyayaring nauna rito (na may maikling mga ekskursiyon sa kasaysayan ng agham hanggang sa Renaissance at maging sa Antiquity), bilang pati na rin ang pagpapaliwanag ng motibasyon para sa kung ano ang kakaiba sa unang tingin (at sa unang tingin lamang) mga pangalan ng bagong molekula - buckminsterfullerene - bilang parangal sa arkitekto na si R. Buckminster Fuller (tingnan din ang aklat [Piotrovsky, Kiselev, 2006]).

Pagkatapos ay natuklasan na mayroong isang buong pamilya ng mga molekula ng carbon - fullerenes - sa anyo ng convex polyhedra, na binubuo lamang ng hexagonal at pentagonal na mukha (Larawan 8).

Ito ay ang pagtuklas ng fullerenes na isang uri ng mahiwagang "gintong susi" sa bagong mundo ng mga istrukturang nanometer na gawa sa purong carbon at nagdulot ng pagsabog ng trabaho sa lugar na ito. Sa ngayon, isang malaking bilang ng iba't ibang mga kumpol ng carbon ang natuklasan na may kamangha-manghang (sa literal na kahulugan ng salita!) na iba't ibang istraktura at katangian.

Ngunit bumalik tayo sa mga nanomaterial.

Mga Nanomaterial ay mga materyales na ang mga yunit ng istruktura ay mga nanoobject (nanoparticle). Sa matalinghagang pagsasalita, ang pagbuo ng mga nanomaterial ay gawa sa mga brick-nanobjects. Samakatuwid, pinakaproduktibo ang pag-uuri ng mga nanomaterial ayon sa mga sukat ng parehong nanomaterial na sample mismo (ang mga panlabas na dimensyon ng matrix) at ang mga sukat ng mga nasasakupan nitong nanoobject. Ang pinakadetalyadong pag-uuri ng ganitong uri ay ibinibigay sa gawain. Ang 36 na klase ng mga nanostructure na ipinakita sa gawaing ito ay naglalarawan sa buong iba't ibang mga nanomaterial, ang ilan sa mga ito (tulad ng nabanggit sa itaas na mga fullerenes o carbon nanopeas) ay matagumpay na na-synthesize, at ang ilan ay naghihintay pa rin ng kanilang eksperimentong pagpapatupad.

Bakit hindi ganoon kadali?

Kaya, maaari naming mahigpit na tukuyin ang mga konsepto ng "nanoscience", "nanotechnology" at "nanomaterials" na interesado lamang sa amin kung naiintindihan namin kung ano ang isang "nanobject".

Ang "Nanoobject," sa turn, ay may dalawang kahulugan. Ang una, mas simple (teknolohiya) isa: ito ay mga bagay (mga partikulo) na may isang katangian na laki humigit-kumulang 1–100 nanometer sa hindi bababa sa isang dimensyon. Ang pangalawang kahulugan, mas siyentipiko, pisikal: isang bagay na may pinababang sukat (na d ≤ d* sa hindi bababa sa isang dimensyon).

Sa pagkakaalam natin, walang ibang mga kahulugan.

Gayunpaman, hindi maaaring hindi mapansin ng isang tao ang katotohanan na ang pang-agham na kahulugan ay mayroon ding malubhang sagabal. Namely: sa loob nito, hindi katulad ng teknolohikal, tanging ang itaas na limitasyon ng nanosizes ay tinutukoy. Dapat bang may mas mababang limitasyon? Sa aming opinyon, siyempre dapat. Ang unang dahilan ng pagkakaroon ng mas mababang limitasyon ay direktang sumusunod sa pisikal na esensya ng siyentipikong kahulugan ng isang nanoobject, dahil karamihan sa mga epekto ng pagbabawas ng dimensionality na tinalakay sa itaas ay mga epekto ng quantum limitation, o phenomena ng isang resonant na kalikasan. Sa madaling salita, ang mga ito ay sinusunod kapag ang mga katangian na haba ng epekto at ang mga sukat ng bagay ay nag-tutugma, ibig sabihin, hindi lamang para sa d ≤ d*, na napag-usapan na, ngunit sa parehong oras lamang kung ang laki d lumampas sa isang tiyak na mas mababang limitasyon d** (d** ≤ d ≤ d*). Ito ay malinaw na ang halaga d* maaaring mag-iba para sa iba't ibang phenomena, ngunit dapat lumampas sa laki ng mga atom.

Ilarawan natin ito gamit ang halimbawa ng mga carbon compound. Ang mga polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) tulad ng naphthalene, benzpyrene, chrysene, atbp. ay pormal na mga analogue ng graphene. Bukod dito, ang pinakamalaking kilalang PAH ay may pangkalahatang formula na C222H44 at naglalaman ng 10 diagonal na singsing na benzene. Gayunpaman, wala silang mga kamangha-manghang katangian na mayroon ang graphene at hindi maaaring ituring na mga nanoparticle. Ang parehong naaangkop sa nanodiamonds: hanggang sa ~ 4-5 nm ang mga ito ay nanodiamonds, ngunit malapit sa mga hangganan na ito, at kahit na lampas sa kanila, ang mas mataas na diamandoids (mga analog ng adamantane, pagkakaroon ng condensed diamond cell bilang batayan ng istraktura) ay angkop.

Kaya: kung sa limitasyon ang laki ng isang bagay sa lahat ng tatlong dimensyon ay katumbas ng laki ng isang atom, kung gayon, halimbawa, ang isang kristal na binubuo ng naturang 0-dimensional na mga bagay ay hindi magiging isang nanomaterial, ngunit isang ordinaryong atomic na kristal. Halata naman. Malinaw din na ang bilang ng mga atom sa isang nanoobject ay dapat pa ring lumampas sa isa. Kung ang isang nanoobject ay mayroong lahat ng tatlong halaga d mas mababa sa d**, siya ay tumigil sa pagiging isa. Ang nasabing bagay ay dapat na inilarawan sa wika ng paglalarawan ng mga indibidwal na atomo.

Paano kung hindi lahat ng tatlong laki, ngunit isa lamang, halimbawa? Nananatili bang nanoobject ang naturang bagay? Oo naman. Ang nasabing bagay ay, halimbawa, ang nabanggit na graphene. Ang katotohanan na ang laki ng katangian ng graphene sa isang dimensyon ay katumbas ng diameter ng isang carbon atom ay hindi nag-aalis ng mga katangian ng isang nanomaterial. At ang mga katangiang ito ay talagang kakaiba. Ang conductivity, ang Shubnikov-de Haas effect, at ang quantum Hall effect sa graphene films ng atomic na kapal ay sinusukat. Kinumpirma ng mga eksperimento na ang graphene ay isang semiconductor na may zero band gap, habang sa mga punto ng contact ng valence band at ng conduction band, ang spectrum ng enerhiya ng mga electron at butas ay linear bilang isang function ng wave vector. Ang mga particle na may zero na epektibong masa, sa partikular na mga photon, neutrino, at relativistic na mga particle, ay may ganitong uri ng spectrum. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga photon at massless carrier sa graphene ay ang huli ay mga fermion at sila ay sinisingil. Sa kasalukuyan, walang mga analogue para sa mga massless charged na Dirac fermion na ito sa mga kilalang elementary particle. Ngayon, ang graphene ay may malaking interes kapwa para sa pagsubok ng maraming teoretikal na pagpapalagay mula sa mga larangan ng quantum electrodynamics at ang teorya ng relativity, at para sa paglikha ng mga bagong nanoelectronic na aparato, sa partikular na ballistic at single-electron transistors.

Para sa aming talakayan, napakahalaga na ang pinakamalapit sa konsepto ng isang nanoobject ay ang dimensional na rehiyon kung saan naisasakatuparan ang tinatawag na mesoscopic phenomena. Ito ang pinakamababang dimensyon na rehiyon kung saan makatwirang pag-usapan hindi ang tungkol sa mga katangian ng mga indibidwal na atomo o molekula, ngunit tungkol sa mga katangian ng materyal sa kabuuan (halimbawa, kapag tinutukoy ang temperatura, density o kondaktibiti ng materyal). Ang mga sukat ng mesoscopic ay eksaktong nasa hanay na 1–100 nm. (Ang prefix na "meso-" ay nagmula sa salitang Griyego para sa "average", intermediate - sa pagitan ng atomic at macroscopic na mga dimensyon.)

Alam ng lahat na ang sikolohiya ay tumatalakay sa pag-uugali ng mga indibidwal, at ang sosyolohiya ay tumatalakay sa pag-uugali ng malalaking grupo ng mga tao. Kaya, ang mga relasyon sa isang pangkat ng 3-4 na tao ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng pagkakatulad bilang meso-phenomena. Sa parehong paraan, tulad ng nabanggit sa itaas, ang isang maliit na grupo ng mga atomo ay isang bagay na hindi katulad ng isang "bunton" ng mga atomo o tulad ng isang indibidwal na atom.

Dito dapat nating tandaan ang isa pang mahalagang katangian ng mga katangian ng nanoobjects. Sa kabila ng katotohanan na, hindi tulad ng graphene, ang carbon nanotubes at fullerenes ay pormal na 1- at 0-dimensional na mga bagay, ayon sa pagkakabanggit, sa esensya hindi ito ganap na totoo. O sa halip, hindi ganoon kasabay. Ang katotohanan ay ang isang nanotube ay ang parehong 2D graphene monatomic layer na pinagsama sa isang silindro. Ang fullerene ay isang 2D carbon layer ng monatomic na kapal, na nakasara sa ibabaw ng isang globo. Iyon ay, ang mga katangian ng mga nanoobject ay makabuluhang nakasalalay hindi lamang sa kanilang laki, kundi pati na rin sa mga topological na katangian - ilagay lamang, sa kanilang hugis.

Kaya, ang tamang pang-agham na kahulugan ng isang nanoobject ay dapat na ang mga sumusunod:

ay isang bagay na may hindi bababa sa isa sa mga sukat ≤ d*, at kahit isa sa mga dimensyon ay lumampas sa d**. Sa madaling salita, ang isang bagay ay sapat na malaki upang magkaroon ng mga macroproperties ng isang sangkap, ngunit sa parehong oras ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pinababang dimensyon, ibig sabihin, sa hindi bababa sa isa sa mga sukat na ito ay sapat na maliit upang ang mga halaga ng mga ito malaki ang pagkakaiba ng mga katangian mula sa mga kaukulang katangian ng mga macroobject mula sa parehong sangkap, na lubos na nakadepende sa laki at hugis ng bagay. Sa kasong ito, ang eksaktong mga halaga ng mga sukat d*at ang d** ay maaaring mag-iba hindi lamang sa bawat sangkap, kundi pati na rin sa iba't ibang katangian ng parehong sangkap.

Ang katotohanan na ang mga pagsasaalang-alang na ito ay hindi nangangahulugang eskolastiko (tulad ng "ilang butil ng buhangin ang nagsisimula sa isang tambak?"), ngunit may malalim na kahulugan para sa pag-unawa sa pagkakaisa ng agham at sa pagpapatuloy ng mundo sa paligid natin, ay magiging malinaw kung ibinaling natin ang ating atensyon sa mga nano-object na organic na pinagmulan.

Mga nanoobject ng organikong kalikasan - mga supramolecular na istruktura

Sa itaas, isinasaalang-alang lamang namin ang hindi organiko, medyo homogenous na mga materyales, at naroon na ang lahat ay hindi gaanong simple. Ngunit sa Earth mayroong isang napakalaking halaga ng bagay na hindi lamang mahirap, ngunit hindi matatawag na homogenous. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga biyolohikal na istruktura at buhay na bagay sa pangkalahatan.

Binanggit ng National Nanotechnology Initiative ang sumusunod bilang isa sa mga dahilan ng espesyal na interes sa nanoscale area:

Dahil ang sistematikong organisasyon ng bagay sa nanoscale ay isang pangunahing tampok ng mga biological system, gagawing posible ng nanoscience at teknolohiya na isama ang mga artipisyal na bahagi at mga pagtitipon sa mga cell, sa gayon ay lumilikha ng mga bagong materyal na nakaayos sa istruktura batay sa imitasyon ng mga pamamaraan ng self-assembly sa kalikasan.

Subukan natin ngayon na maunawaan kung ano ang kahulugan ng konsepto ng "nanosize" sa aplikasyon nito sa biology, tandaan na kapag lumipat sa hanay ng laki na ito ang mga katangian ay dapat na sa panimula o kapansin-pansing magbago. Ngunit una, tandaan natin na ang nanoregion ay maaaring lapitan sa dalawang paraan: "top-down" (fragmentation) o "bottom-up" (synthesis). Kaya, ang "bottom-up" na kilusan para sa biology ay walang iba kundi ang pagbuo ng mga biologically active complexes mula sa mga indibidwal na molekula.

Isaalang-alang natin sa madaling sabi ang mga bono ng kemikal na tumutukoy sa istraktura at hugis ng molekula. Ang una at pinakamatibay ay isang covalent bond, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahigpit na direksyon (lamang mula sa isang atom patungo sa isa pa) at isang tiyak na haba, na depende sa uri ng bono (single, double, triple, atbp.). Ito ay ang mga covalent bond sa pagitan ng mga atomo na tumutukoy sa "pangunahing istraktura" ng anumang molekula, iyon ay, kung aling mga atomo ang konektado sa isa't isa at sa anong pagkakasunud-sunod.

Ngunit may iba pang mga uri ng mga bono na tumutukoy kung ano ang tinatawag na pangalawang istraktura ng molekula, ang hugis nito. Pangunahing ito ay isang hydrogen bond - isang bono sa pagitan ng isang polar atom at isang hydrogen atom. Ito ay pinakamalapit sa isang covalent bond, dahil ito ay nailalarawan din ng isang tiyak na haba at direksyon. Gayunpaman, ang bono na ito ay mahina, ang enerhiya nito ay isang order ng magnitude na mas mababa kaysa sa enerhiya ng isang covalent bond. Ang natitirang mga uri ng pakikipag-ugnayan ay hindi direksyon at nailalarawan hindi sa haba ng nabuong mga bono, ngunit sa bilis kung saan bumababa ang enerhiya ng bono sa pagtaas ng distansya sa pagitan ng mga nakikipag-ugnayang atomo (pang-matagalang interaksyon). Ang ionic bonding ay isang long-range interaction; ang mga interaksyon ng van der Waals ay short-range. Kaya, kung ang distansya sa pagitan ng dalawang particle ay tumaas ng r beses, pagkatapos ay sa kaso ng isang ionic bond ang pagkahumaling ay bababa sa 1/ r 2 mula sa paunang halaga, sa kaso ng nabanggit na pakikipag-ugnayan ng van der Waals - hanggang 1/ r 3 o higit pa (hanggang 1/ r 12). Ang lahat ng mga pakikipag-ugnayang ito ay karaniwang maaaring tukuyin bilang mga intermolecular na pakikipag-ugnayan.

Isaalang-alang natin ngayon ang gayong konsepto bilang isang "biologically active molecule". Dapat itong kilalanin na ang molekula ng isang sangkap mismo ay interesado lamang sa mga chemist at physicist. Interesado sila sa istraktura nito ("pangunahing istraktura"), hugis nito ("pangalawang istraktura"), tulad ng mga macroscopic na tagapagpahiwatig tulad ng, halimbawa, estado ng pagsasama-sama, solubility, pagkatunaw at mga punto ng kumukulo, atbp., at mikroskopiko (electronic effect at magkapareho ang impluwensya ng mga atomo sa isang ibinigay na molekula, parang multo na mga katangian bilang isang pagpapakita ng mga pakikipag-ugnayan na ito). Sa madaling salita, pinag-uusapan natin ang tungkol sa pag-aaral ng mga katangian na ipinakita sa prinsipyo ng isang solong molekula. Alalahanin natin na, sa pamamagitan ng kahulugan, ang isang molekula ay ang pinakamaliit na butil ng isang sangkap na nagdadala ng mga katangiang kemikal nito.

Mula sa punto ng view ng biology, ang isang "nakahiwalay" na molekula (sa kasong ito ay hindi mahalaga kung ito ay isang molekula o isang bilang ng magkaparehong mga molekula) ay hindi may kakayahang magpakita ng anumang mga biological na katangian. Ang tesis na ito ay parang kabalintunaan, ngunit subukan nating patunayan ito.

Isaalang-alang natin ito gamit ang halimbawa ng mga enzyme - mga molekula ng protina na mga biochemical catalyst. Halimbawa, ang enzyme hemoglobin, na nagsisiguro sa paglipat ng oxygen sa mga tisyu, ay binubuo ng apat na molekula ng protina (subunits) at isang tinatawag na prosthetic group - heme, na naglalaman ng isang iron atom na non-covalently na nakagapos sa mga subunit ng protina ng hemoglobin.

Ang pangunahing, o sa halip ay ang pagtukoy ng kontribusyon sa pakikipag-ugnayan ng mga subunit ng protina at heme, ang pakikipag-ugnayan na humahantong sa pagbuo at katatagan ng supramolecular complex, na tinatawag na hemoglobin, ay ginawa ng mga puwersa kung minsan ay tinatawag na hydrophobic na pakikipag-ugnayan, ngunit kumakatawan sa mga puwersa ng intermolecular. pakikipag-ugnayan. Ang mga bono na nabuo ng mga puwersang ito ay mas mahina kaysa sa mga covalent. Ngunit sa komplementaryong pakikipag-ugnayan, kapag ang dalawang ibabaw ay napakalapit sa isa't isa, ang bilang ng mga mahihinang bono na ito ay malaki, at samakatuwid ang kabuuang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay medyo mataas at ang resultang kumplikado ay medyo matatag. Ngunit hanggang sa mabuo ang mga bono na ito sa pagitan ng apat na subunits, hanggang sa maidagdag ang isang prosthetic group (hiyas) (muli dahil sa non-covalent bonds), sa ilalim ng anumang pagkakataon ay hindi maaaring magbigkis ng oxygen ang mga indibidwal na bahagi ng hemoglobin, lalo na ang pagdadala nito kahit saan. At, samakatuwid, wala silang biological na aktibidad na ito. (Ang parehong pangangatwiran ay maaaring palawakin sa lahat ng mga enzyme sa pangkalahatan.)

Bukod dito, ang proseso ng catalysis mismo ay nagpapahiwatig ng pagbuo sa panahon ng reaksyon ng isang complex ng hindi bababa sa dalawang bahagi - ang catalyst mismo at isang molekula (mga molekula), na tinatawag na substrate(s), na sumasailalim sa ilang uri ng pagbabagong kemikal sa ilalim ng impluwensya ng catalyst. . Sa madaling salita, dapat mabuo ang isang complex ng hindi bababa sa dalawang molekula, ibig sabihin, isang supramolecular (supramolecular) complex.

Ang ideya ng komplementaryong pakikipag-ugnayan ay unang iminungkahi ni E. Fischer upang ipaliwanag ang pakikipag-ugnayan ng mga gamot sa kanilang target sa katawan at tinawag na "key to lock" na pakikipag-ugnayan. Bagama't ang mga gamot (at iba pang biological substance) ay hindi sa lahat ng kaso ay mga enzyme, ang mga ito ay may kakayahang magdulot ng anumang biological na epekto lamang pagkatapos ng pakikipag-ugnayan sa kaukulang biological na target. At ang gayong pakikipag-ugnayan, muli, ay walang iba kundi ang pagbuo ng isang supramolecular complex.

Dahil dito, ang pagpapakita ng panimula ng mga bagong pag-aari ng mga "ordinaryong" molekula (sa kaso na isinasaalang-alang, biological na aktibidad) ay nauugnay sa pagbuo ng mga supramolecular (supramolecular) complex sa iba pang mga molekula dahil sa mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan. Ito ay eksakto kung paano ang karamihan sa mga enzyme at sistema sa katawan ay nakabalangkas (receptor, lamad, atbp.), kabilang ang mga kumplikadong istruktura na kung minsan ay tinatawag na biological na "mga makina" (ribosomes, ATPase, atbp.). At ito ay nangyayari nang eksakto sa antas laki ng nanometer - mula isa hanggang ilang sampu ng nanometer.

Sa karagdagang pagiging kumplikado at pagtaas ng laki (higit sa 100 nm), ibig sabihin, kapag lumipat sa ibang dimensyon na antas (microlevel), mas maraming kumplikadong mga sistema ang lumitaw, na may kakayahang hindi lamang independiyenteng pag-iral at pakikipag-ugnayan (sa partikular, pagpapalitan ng enerhiya) sa kapaligiran kanilang kapaligiran, kundi pati na rin sa pagpaparami ng sarili. Iyon ay, ang mga pag-aari ng buong sistema ay muling nagbabago - ito ay nagiging sobrang kumplikado na ito ay may kakayahang magparami ng sarili, at kung ano ang tinatawag nating mga buhay na istruktura ay lumitaw.

Maraming mga nag-iisip ang paulit-ulit na sinubukang tukuyin ang Buhay. Nang walang pagpunta sa pilosopikal na mga talakayan, tandaan namin na, sa aming opinyon, ang buhay ay ang pagkakaroon ng self-reproducing mga istraktura, at buhay na mga istraktura ay nagsisimula sa isang solong cell. Ang buhay ay isang micro- at macroscopic phenomenon, ngunit ang mga pangunahing proseso na nagsisiguro sa paggana ng mga living system ay nangyayari sa nanoscale level.

Ang paggana ng isang buhay na cell bilang isang pinagsama-samang self-regulating device na may binibigkas na hierarchy ng istruktura ay tinitiyak ng miniaturization sa antas ng nanoscale. Malinaw na ang miniaturization sa antas ng nanoscale ay isang pangunahing katangian ng biochemistry, at samakatuwid ang ebolusyon ng buhay ay binubuo ng paglitaw at pagsasama ng iba't ibang anyo ng mga nanostructured na bagay. Ito ang nanoscale na seksyon ng structural hierarchy, limitado sa laki sa itaas at ibaba (!), na kritikal para sa hitsura at kakayahang umiral ng mga cell. Iyon ay, ito ay ang antas ng nanoscale na kumakatawan sa paglipat mula sa antas ng molekular patungo sa antas ng Buhay.

Gayunpaman, dahil sa ang katunayan na ang miniaturization sa antas ng nanoscale ay isang pangunahing katangian ng biochemistry, imposible pa ring isaalang-alang ang anumang biochemical manipulations bilang nanotechnological - nanotechnology ay nagsasangkot pa rin ng disenyo, at hindi ang banal na paggamit ng mga molekula at particle.

Konklusyon

Sa simula ng artikulo, sinubukan na naming i-classify ang mga bagay ng iba't ibang natural na agham ayon sa prinsipyo ng mga katangian ng laki ng mga bagay na kanilang pinag-aaralan. Balikan natin ito muli at, sa paglalapat ng klasipikasyong ito, nalaman natin na ang atomic physics, na nag-aaral ng mga interaksyon sa loob ng isang atom, ay mga laki ng subangstrom (femto- at pico-).

Ang "ordinaryong" inorganic at organic na chemistry ay mga laki ng angstrom, ang antas ng mga indibidwal na molekula o mga bono sa loob ng mga kristal ng mga inorganic na sangkap. Ngunit ang biochemistry ay ang antas ng nanosize, ang antas ng pag-iral at paggana ng mga supramolecular na istruktura na pinatatag ng mga non-covalent intermolecular na pwersa.

Ngunit ang mga biochemical na istruktura ay medyo simple pa rin, at maaari silang gumana nang medyo nakapag-iisa ( sa vitro, kung gusto mo). Ang karagdagang komplikasyon, ang pagbuo ng mga kumplikadong ensemble ng mga supramolecular na istruktura - ito ay isang paglipat sa mga istrukturang nagpaparami sa sarili, isang paglipat sa Buhay. At dito, sa antas ng mga selula, ito ay mga micro-size, at sa antas ng mga organismo, ito ay mga macro-size. Ito ay biology at physiology na.

Ang nanolevel ay isang transisyonal na rehiyon mula sa antas ng molekular, na bumubuo ng batayan ng pagkakaroon ng lahat ng nabubuhay na bagay, na binubuo ng mga molekula, hanggang sa antas ng Buhay, ang antas ng pagkakaroon ng mga istrukturang nagpaparami sa sarili, at mga nanoparticle, na supramolecular. ang mga istrukturang pinatatag ng mga puwersa ng intermolecular na interaksyon, ay kumakatawan sa isang transisyonal na anyo mula sa mga indibidwal na molekula hanggang sa mga kumplikadong mga functional na sistema. Ito ay maipapakita sa isang diagram na binibigyang-diin, sa partikular, ang pagpapatuloy ng Kalikasan (Larawan 9). Sa scheme, ang nanoscale na mundo ay matatagpuan sa pagitan ng atomic-molecular na mundo at ng mundo ng Buhay, na binubuo ng parehong mga atomo at molekula, ngunit nakaayos sa mga kumplikadong istruktura na nagpaparami ng sarili, at ang paglipat mula sa isang mundo patungo sa isa pa ay tinutukoy na hindi. lamang (at hindi gaanong) sa laki ng mga istruktura, ngunit sa kanilang pagiging kumplikado . Ang kalikasan ay matagal nang naimbento at gumagamit ng mga supramolecular na istruktura sa mga sistema ng buhay. Malayo tayo sa laging naiintindihan, higit na hindi umuulit, kung ano ang ginagawa ng Kalikasan nang madali at natural. Ngunit hindi ka makakaasa ng pabor mula sa kanya, kailangan mong matuto mula sa kanya.

Panitikan:
1) Vul A.Ya., Sokolov V.I. Pananaliksik sa Nanocarbon sa Russia: mula sa fullerenes hanggang sa nanotubes at nanodiamonds / Russian Nanotechnologies, 2007. Vol. 3 (3–4).
2) Kats E.A. Fullerenes, carbon nanotubes at nanoclusters: isang genealogy ng mga form at ideya. - M.: LKI, 2008.
3) Ostwald V. Ang mundo ng mga bypassed na dami. - M.: Publishing house ng "Mir" partnership, 1923.
4) Piotrovsky L.B., Kiselev O.I. Fullerenes sa biology. - Rostock, St. Petersburg, 2006.
5) Tkachuk V.A. Nanotechnologies at gamot // Russian nanotechnologies, 2009. T. 4 (7–8).
6) Khobza P., Zahradnik R. Mga intermolecular complex. - M.: Mir, 1989.
7) Mann S. Buhay bilang isang nanoscale phenomenon. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5306–5320.
8) Pokropivny V.V., Skorokhod V.V. Mga bagong klasipikasyon ng dimensyon ng mga nanostructure // Physica E, 2008, v. 40, p. 2521–2525.

Nano - 10–9, pico - 10–12, femto - 10–15.

Bukod dito, hindi lamang upang makita, ngunit din upang hawakan. “Ngunit sinabi niya sa kanila: Maliban na makita ko sa Kanyang mga kamay ang mga bakas ng mga pako, at maipasok ko ang aking daliri sa mga bakas ng mga pako, at maipasok ko ang aking kamay sa Kanyang tagiliran, hindi ako maniniwala” [Ebanghelyo ni Juan, kabanata 20 , talata 24].

Halimbawa, nagsalita siya tungkol sa mga atomo noong 430 BC. e. Democritus Nagtalo si Dalton noong 1805 na: 1) ang mga elemento ay gawa sa mga atomo, 2) ang mga atomo ng isang elemento ay magkapareho at naiiba sa mga atomo ng isa pang elemento, at 3) ang mga atomo ay hindi maaaring sirain sa isang kemikal na reaksyon. Ngunit mula lamang sa pagtatapos ng ika-19 na siglo ang mga teorya ng istraktura ng atom ay nagsimulang umunlad, na naging sanhi ng isang rebolusyon sa pisika.

Ang konsepto ng "nanotechnology" ay ipinakilala sa paggamit noong 1974 ng Japanese Norio Taniguchi. Sa loob ng mahabang panahon, ang termino ay hindi malawakang ginagamit sa mga espesyalista na nagtatrabaho sa mga kaugnay na larangan, dahil ginamit ni Taniguchi ang konsepto ng "nano" upang tukuyin lamang ang katumpakan ng pagproseso sa ibabaw, halimbawa, sa mga teknolohiya na ginagawang posible na kontrolin ang pagkamagaspang sa ibabaw. ng mga materyales sa antas na mas mababa sa isang micrometer, atbp.

Ang mga konsepto ng "fullerenes", "carbon nanotubes" at "graphene" ay tatalakayin nang detalyado sa ikalawang bahagi ng artikulo.

Ang isang pang-eksperimentong paglalarawan ng pahayag na ito ay ang kamakailang nai-publish na pagbuo ng mga teknolohikal na pamamaraan para sa paggawa ng mga graphene sheet sa pamamagitan ng "chemical cutting" at "unfolding" ng carbon nanotubes.

Ang salitang "microscopic" ay ginagamit lamang dito dahil ang mga katangiang ito ay tinawag nang ganoon nang mas maaga, bagaman sa kasong ito ay pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga katangian na ipinakita ng mga molekula at atomo, ibig sabihin, ang saklaw ng laki ng pico.

Na, sa partikular, ay humantong sa paglitaw ng pananaw na ang buhay ay isang kababalaghan ng mga sukat ng nanometer [ Mann, 2008], na, sa aming opinyon, ay hindi ganap na totoo.

Length and distance converter Mass converter Converter ng mga sukat ng volume ng mga bulk na produkto at mga produktong pagkain Area converter Converter ng volume at mga unit ng sukat sa culinary recipe Temperature converter Converter ng pressure, mechanical stress, Young's modulus Converter ng enerhiya at trabaho Converter ng power Converter ng puwersa Converter ng oras Linear speed converter Flat angle Converter thermal efficiency at fuel efficiency Converter ng mga numero sa iba't ibang number system Converter ng mga unit ng pagsukat ng dami ng impormasyon Mga rate ng pera Mga sukat ng damit at sapatos ng babae Damit ng lalaki at laki ng sapatos Angular velocity at rotation frequency converter Acceleration converter Angular acceleration converter Density converter Specific volume converter Moment of inertia converter Moment of force converter Torque converter Partikular na init ng combustion converter (ayon sa masa) Energy density at specific heat ng combustion converter (ayon sa volume) Temperature difference converter Coefficient of thermal expansion converter Thermal resistance converter Thermal conductivity converter Partikular na heat capacity converter Pagkalantad sa enerhiya at thermal radiation power converter Heat flux density converter Heat transfer coefficient converter Volume flow rate converter Mass flow rate converter Molar flow rate converter Mass flow density converter Molar concentration converter Mass concentration sa solution converter Dynamic (absolute) viscosity converter Kinematic viscosity converter Surface tension converter Vapor permeability converter Water vapor flow density converter Sound level converter Sound level converter Microphone sensitivity converter Converter Sound Pressure Level (SPL) Sound Pressure Level Converter na may Selectable Reference Pressure Luminance Converter Luminous Intensity Converter Illuminance Converter Computer Graphics Requency Converter Wavelength Converter Diopter Power at Focal Length Diopter Power at Lens Magnification (×) Converter electric charge Linear charge density converter Surface charge density converter Volume charge density converter Electric current converter Linear current density converter Surface current density converter Electric field strength converter Electrostatic potential at voltage converter Electrical resistance converter Electrical resistivity converter Electrical conductivity converter Electrical conductivity converter Electrical capacitance Inductance Converter American Wire Gauge Converter Levels sa dBm (dBm o dBm), dBV (dBV), watts, atbp. mga yunit Magnetomotive force converter Magnetic field strength converter Magnetic flux converter Magnetic induction converter Radiation. Ionizing radiation absorbed dose rate converter Radioactivity. Radioactive decay converter Radiation. Exposure dose converter Radiation. Absorbed dose converter Decimal prefix converter Paglipat ng data Typography at image processing unit converter Timber volume unit converter Pagkalkula ng molar mass Periodic table ng mga elemento ng kemikal ni D. I. Mendeleev

1 micro [μ] = 1000 nano [n]

Paunang halaga

Na-convert na halaga

walang prefix yotta zetta exa peta tera giga mega kilo hecto deca deci santi milli micro nano pico femto atto zepto yocto

Magnetomotive na puwersa

Sistema ng panukat at International System of Units (SI)

Panimula

Sa artikulong ito ay pag-uusapan natin ang sistema ng panukat at ang kasaysayan nito. Makikita natin kung paano at bakit ito nagsimula at kung paano ito unti-unting umunlad sa kung ano ang mayroon tayo ngayon. Titingnan din natin ang SI system, na binuo mula sa metric system of measures.

Para sa ating mga ninuno, na namuhay sa isang mundong puno ng mga panganib, ang kakayahang sukatin ang iba't ibang dami sa kanilang natural na tirahan ay naging posible upang mas mapalapit sa pag-unawa sa kakanyahan ng mga natural na phenomena, kaalaman sa kanilang kapaligiran at ang kakayahang kahit papaano ay maimpluwensyahan kung ano ang nakapaligid sa kanila. . Iyon ang dahilan kung bakit sinubukan ng mga tao na mag-imbento at pagbutihin ang iba't ibang mga sistema ng pagsukat. Sa simula ng pag-unlad ng tao, ang pagkakaroon ng isang sistema ng pagsukat ay hindi gaanong mahalaga kaysa sa ngayon. Kinakailangan na magsagawa ng iba't ibang mga sukat kapag nagtatayo ng pabahay, pananahi ng mga damit na may iba't ibang laki, paghahanda ng pagkain at, siyempre, ang kalakalan at pagpapalitan ay hindi magagawa nang walang pagsukat! Marami ang naniniwala na ang paglikha at pagpapatibay ng International System of SI Units ay ang pinakaseryosong tagumpay hindi lamang ng agham at teknolohiya, kundi pati na rin ng pag-unlad ng tao sa pangkalahatan.

Mga sistema ng maagang pagsukat

Sa maagang pagsukat at mga sistema ng numero, gumamit ang mga tao ng mga tradisyonal na bagay upang sukatin at ihambing. Halimbawa, pinaniniwalaan na ang decimal system ay lumitaw dahil sa katotohanan na mayroon tayong sampung daliri at paa. Ang ating mga kamay ay laging kasama natin - kaya naman simula pa noong unang panahon ang mga tao ay gumagamit (at gumagamit pa rin) ng mga daliri sa pagbibilang. Gayunpaman, hindi namin palaging ginagamit ang base 10 system para sa pagbibilang, at ang metric system ay medyo bagong imbensyon. Ang bawat rehiyon ay bumuo ng sarili nitong mga sistema ng mga yunit at, bagama't ang mga sistemang ito ay magkapareho, karamihan sa mga sistema ay naiiba pa rin na ang pag-convert ng mga yunit ng pagsukat mula sa isang sistema patungo sa isa pa ay palaging isang problema. Ang problemang ito ay naging mas malubha nang umunlad ang kalakalan sa pagitan ng iba't ibang tao.

Ang katumpakan ng mga unang sistema ng mga timbang at sukat ay direktang nakadepende sa laki ng mga bagay na nakapalibot sa mga taong bumuo ng mga sistemang ito. Malinaw na ang mga sukat ay hindi tumpak, dahil ang "mga aparatong pagsukat" ay walang eksaktong sukat. Halimbawa, ang mga bahagi ng katawan ay karaniwang ginagamit bilang sukatan ng haba; ang masa at dami ay sinusukat gamit ang dami at masa ng mga buto at iba pang maliliit na bagay na ang mga sukat ay halos pareho. Sa ibaba ay titingnan natin ang mga naturang yunit.

Mga sukat ng haba

Sa sinaunang Egypt, ang haba ay unang sinusukat nang simple mga siko, at kalaunan ay may royal elbows. Ang haba ng siko ay tinutukoy bilang ang distansya mula sa liko ng siko hanggang sa dulo ng pinalawak na gitnang daliri. Kaya, ang maharlikang siko ay tinukoy bilang siko ng naghaharing pharaoh. Ang isang modelong siko ay nilikha at ginawang magagamit sa pangkalahatang publiko upang ang bawat isa ay makagawa ng kanilang sariling mga sukat ng haba. Siyempre, ito ay isang di-makatwirang yunit na nagbago nang ang isang bagong naghaharing tao ang kumuha ng trono. Ang sinaunang Babylon ay gumamit ng katulad na sistema, ngunit may maliliit na pagkakaiba.

Ang siko ay nahahati sa mas maliit na mga yunit: palad, kamay, zerets(ft), at ikaw(daliri), na kinakatawan ng mga lapad ng palad, kamay (may hinlalaki), paa at daliri, ayon sa pagkakabanggit. Kasabay nito, nagpasya silang magkasundo kung gaano karaming mga daliri ang mayroon sa palad (4), sa kamay (5) at sa siko (28 sa Egypt at 30 sa Babylon). Ito ay mas maginhawa at mas tumpak kaysa sa pagsukat ng mga ratio sa bawat oras.

Mga sukat ng masa at timbang

Ang mga sukat ng timbang ay batay din sa mga parameter ng iba't ibang mga bagay. Ang mga buto, butil, beans at mga katulad na bagay ay ginamit bilang panukat ng timbang. Ang isang klasikong halimbawa ng isang yunit ng masa na ginagamit pa rin hanggang ngayon ay karat. Sa ngayon, ang bigat ng mga mamahaling bato at perlas ay sinusukat sa carats, at noong unang panahon ang bigat ng mga buto ng carob, kung hindi man ay tinatawag na carob, ay tinutukoy bilang isang carat. Ang puno ay nilinang sa Mediterranean, at ang mga buto nito ay nakikilala sa pamamagitan ng kanilang patuloy na masa, kaya sila ay maginhawa upang gamitin bilang isang sukatan ng timbang at masa. Iba't ibang lugar ang gumamit ng iba't ibang buto bilang maliliit na yunit ng timbang, at ang mas malalaking yunit ay kadalasang multiple ng mas maliliit na yunit. Ang mga arkeologo ay madalas na nakakahanap ng mga katulad na malalaking timbang, kadalasang gawa sa bato. Binubuo sila ng 60, 100 at iba pang bilang ng maliliit na yunit. Dahil walang pare-parehong pamantayan para sa bilang ng maliliit na yunit, gayundin sa timbang ng mga ito, humantong ito sa mga salungatan kapag nagtagpo ang mga nagbebenta at mamimili na nakatira sa iba't ibang lugar.

Mga sukat ng volume

Sa una, ang dami ay sinusukat din gamit ang maliliit na bagay. Halimbawa, ang dami ng isang palayok o pitsel ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagpuno nito sa itaas ng maliliit na bagay na may kaugnayan sa karaniwang dami - tulad ng mga buto. Gayunpaman, ang kakulangan ng standardisasyon ay humantong sa parehong mga problema sa pagsukat ng lakas ng tunog tulad ng sa pagsukat ng masa.

Ebolusyon ng iba't ibang mga sistema ng mga panukala

Ang sinaunang sistema ng mga sukat ng Greek ay batay sa mga sinaunang Egyptian at Babylonian, at nilikha ng mga Romano ang kanilang sistema batay sa sinaunang Griyego. Pagkatapos, sa pamamagitan ng apoy at espada at, siyempre, sa pamamagitan ng kalakalan, ang mga sistemang ito ay kumalat sa buong Europa. Dapat pansinin na dito pinag-uusapan lamang natin ang tungkol sa mga pinakakaraniwang sistema. Ngunit mayroong maraming iba pang mga sistema ng mga timbang at sukat, dahil ang palitan at kalakalan ay kinakailangan para sa ganap na lahat. Kung walang nakasulat na wika sa lugar o hindi kaugalian na itala ang mga resulta ng palitan, maaari lamang nating hulaan kung paano sinukat ng mga taong ito ang dami at timbang.

Mayroong maraming mga rehiyonal na pagkakaiba-iba sa mga sistema ng mga sukat at timbang. Ito ay dahil sa kanilang independiyenteng pag-unlad at ang impluwensya ng ibang mga sistema sa kanila bilang resulta ng kalakalan at pananakop. Mayroong iba't ibang mga sistema hindi lamang sa iba't ibang mga bansa, ngunit madalas sa loob ng parehong bansa, kung saan ang bawat lungsod ng kalakalan ay may sariling, dahil ang mga lokal na pinuno ay hindi nagnanais ng pag-iisa upang mapanatili ang kanilang kapangyarihan. Habang umuunlad ang paglalakbay, kalakalan, industriya, at agham, maraming bansa ang naghangad na pag-isahin ang mga sistema ng mga timbang at sukat, kahit sa loob ng kanilang sariling mga bansa.

Nasa ika-13 siglo na, at posibleng mas maaga, tinalakay ng mga siyentipiko at pilosopo ang paglikha ng isang pinag-isang sistema ng pagsukat. Gayunpaman, pagkatapos lamang ng Rebolusyong Pranses at ang kasunod na kolonisasyon ng iba't ibang rehiyon sa mundo ng France at iba pang mga bansa sa Europa, na mayroon nang sariling mga sistema ng mga timbang at sukat, isang bagong sistema ang binuo, na pinagtibay sa karamihan ng mga bansa ng mundo. Ang bagong sistemang ito noon sistemang panukat ng decimal. Ito ay batay sa base 10, iyon ay, para sa anumang pisikal na dami mayroong isang pangunahing yunit, at lahat ng iba pang mga yunit ay maaaring mabuo sa isang karaniwang paraan gamit ang mga prefix ng decimal. Ang bawat nasabing fractional o maramihang unit ay maaaring hatiin sa sampung mas maliliit na unit, at ang mas maliliit na unit na ito ay maaaring hatiin naman sa 10 kahit na mas maliliit na unit, at iba pa.

Tulad ng alam natin, karamihan sa mga maagang sistema ng pagsukat ay hindi nakabatay sa base 10. Ang kaginhawahan ng isang system na may base 10 ay ang sistema ng numero na pamilyar sa atin ay may parehong base, na nagbibigay-daan sa amin upang mabilis at maginhawa, gamit ang simple at pamilyar na mga panuntunan , i-convert mula sa mas maliliit na unit tungo sa malaki at vice versa. Maraming mga siyentipiko ang naniniwala na ang pagpili ng sampu bilang batayan ng sistema ng numero ay arbitrary at konektado lamang sa katotohanan na mayroon tayong sampung daliri at kung mayroon tayong ibang bilang ng mga daliri, malamang na gumamit tayo ng ibang sistema ng numero.

Sistema ng panukat

Sa mga unang araw ng metric system, ang mga prototype na gawa ng tao ay ginamit bilang mga sukat ng haba at timbang, tulad ng sa mga nakaraang sistema. Ang metric system ay umunlad mula sa isang sistemang batay sa mga materyal na pamantayan at pag-asa sa kanilang katumpakan tungo sa isang sistemang nakabatay sa natural na phenomena at mga pangunahing pisikal na pare-pareho. Halimbawa, ang second unit ng oras ay unang tinukoy bilang isang fraction ng tropikal na taon 1900. Ang kawalan ng kahulugang ito ay ang imposibilidad ng eksperimentong pagpapatunay ng pare-parehong ito sa mga susunod na taon. Samakatuwid, ang pangalawa ay muling tinukoy bilang isang tiyak na bilang ng mga panahon ng radiation na tumutugma sa paglipat sa pagitan ng dalawang antas ng hyperfine ng ground state ng radioactive atom ng cesium-133, na nasa pahinga sa 0 K. Ang yunit ng distansya, ang metro , ay nauugnay sa haba ng daluyong ng linya ng spectrum ng radiation ng isotope krypton-86, ngunit nang maglaon Ang metro ay muling tinukoy bilang ang distansya na naglalakbay ang liwanag sa isang vacuum sa isang yugto ng oras na katumbas ng 1/299,792,458 ng isang segundo.

Ang International System of Units (SI) ay nilikha batay sa metric system. Dapat pansinin na ang tradisyonal na sistema ng panukat ay kinabibilangan ng mga yunit ng masa, haba at oras, ngunit sa sistema ng SI ang bilang ng mga batayang yunit ay pinalawak sa pito. Tatalakayin natin ang mga ito sa ibaba.

International System of Units (SI)

Ang International System of Units (SI) ay may pitong pangunahing yunit para sa pagsukat ng mga pangunahing dami (mass, oras, haba, ningning na intensity, dami ng matter, electric current, thermodynamic temperature). Ito kilo(kg) upang sukatin ang masa, pangalawa(c) upang sukatin ang oras, metro(m) upang sukatin ang distansya, candela(cd) upang sukatin ang ningning na intensity, nunal(abbreviation mole) upang sukatin ang dami ng isang substance, ampere(A) upang sukatin ang electric current, at si kelvin(K) upang sukatin ang temperatura.

Sa kasalukuyan, ang kilo lamang ang mayroon pa ring pamantayang gawa ng tao, habang ang natitirang mga yunit ay nakabatay sa mga unibersal na pisikal na pare-pareho o natural na phenomena. Maginhawa ito dahil ang mga pisikal na pare-pareho o natural na kababalaghan kung saan nakabatay ang mga yunit ng pagsukat ay madaling ma-verify anumang oras; Bilang karagdagan, walang panganib ng pagkawala o pinsala sa mga pamantayan. Hindi rin kailangang lumikha ng mga kopya ng mga pamantayan upang matiyak ang kanilang kakayahang magamit sa iba't ibang bahagi ng mundo. Inaalis nito ang mga error na nauugnay sa katumpakan ng paggawa ng mga kopya ng mga pisikal na bagay, at sa gayon ay nagbibigay ng higit na katumpakan.

Decimal prefix

Upang bumuo ng mga multiple at submultiple na naiiba sa mga base unit ng SI system sa pamamagitan ng isang tiyak na integer na bilang ng beses, na isang kapangyarihan ng sampu, gumagamit ito ng mga prefix na nakakabit sa pangalan ng base unit. Ang sumusunod ay isang listahan ng lahat ng kasalukuyang ginagamit na prefix at ang mga decimal factor na kinakatawan ng mga ito:

Console	Simbolo	Numerical value; Ang mga kuwit dito ay naghihiwalay ng mga pangkat ng mga digit, at ang decimal separator ay isang tuldok.	Exponential notation
yotta	Y	1 000 000 000 000 000 000 000 000	10 24
zetta	Z	1 000 000 000 000 000 000 000	10 21
exa	E	1 000 000 000 000 000 000	10 18
peta	P	1 000 000 000 000 000	10 15
tera	T	1 000 000 000 000	10 12
giga	G	1 000 000 000	10 9
mega	M	1 000 000	10 6
kilo	Upang	1 000	10 3
hecto	G	100	10 2
soundboard	Oo	10	10 1
walang prefix		1	10 0
deci	d	0,1	10 -1
centi	Sa	0,01	10 -2
Milli	m	0,001	10 -3
micro	mk	0,000001	10 -6
nano	n	0,000000001	10 -9
pico	P	0,000000000001	10 -12
femto	f	0,000000000000001	10 -15
atto	A	0,000000000000000001	10 -18
zepto	h	0,000000000000000000001	10 -21
yocto	At	0,000000000000000000000001	10 -24

Halimbawa, ang 5 gigameter ay katumbas ng 5,000,000,000 metro, habang ang 3 microcandelas ay katumbas ng 0.000003 na mga candela. Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na, sa kabila ng pagkakaroon ng prefix sa yunit kilo, ito ang batayang yunit ng SI. Samakatuwid, ang mga prefix sa itaas ay inilapat sa gramo na parang ito ay isang base unit.

Sa panahon ng pagsulat ng artikulong ito, mayroon lamang tatlong bansa na hindi nagpatibay ng sistemang SI: ang Estados Unidos, Liberia at Myanmar. Sa Canada at UK, malawak pa ring ginagamit ang mga tradisyonal na yunit, kahit na ang sistema ng SI ay ang opisyal na sistema ng yunit sa mga bansang ito. Sapat na ang pagpunta sa isang tindahan at tingnan ang mga tag ng presyo sa bawat kalahating kilong kalakal (lumalabas na mas mura!), O subukang bumili ng mga materyales sa gusali na sinusukat sa metro at kilo. Ayaw gumana! Hindi sa banggitin ang packaging ng mga kalakal, kung saan ang lahat ay may label sa gramo, kilo at litro, ngunit hindi sa buong numero, ngunit na-convert mula sa pounds, ounces, pints at quarts. Ang espasyo ng gatas sa mga refrigerator ay kinakalkula din bawat kalahating galon o galon, hindi bawat litro ng karton ng gatas.

Nahihirapan ka bang isalin ang mga yunit ng pagsukat mula sa isang wika patungo sa isa pa? Ang mga kasamahan ay handang tumulong sa iyo. Mag-post ng tanong sa TCTerms at sa loob ng ilang minuto makakatanggap ka ng sagot.

Mga kalkulasyon para sa pag-convert ng mga unit sa converter " Decimal prefix converter" ay ginagawa gamit ang unitconversion.org functions.

1 mega [M] = 0.001 giga [G]