Наноструктуры имеют свои специфические свойства. Например, наночастицы керамики используются в приготовлении красок для автомобилей, которые стойки к всевозможным царапинам, наночастицы золота имеют красноватый оттенок, наночастицы серебра защищают людей от инфекций. Обычно такие частицы создаются химическим способом и содержат в себе много примесей. В Лазерном Центре Ганновера для получения наночастиц используют лазер. Луч лазера отсоединяет наночастицы от поверхности материала в соответствующую жидкость (например, масло, воду), и при помощи ее чувствительный наноматериал стабилизируется. Особенность такого метода в том, что любой твердый материал может быть расколот на частицы. То есть такой метод позволяет смешивать наночастицы, сочетая, как положено, компоненты. Как мы уже отметили, это важно при производстве пластмассовых материалов и медицинских продуктов.

Разработки специалистов не останавливаются, а напротив с каждым днем достигают все новых и новых вершин. В ближайшем будущем наномагниты смогут заменить полупроводники, нановолокна станут альтернативой всех сверхпрочных материалов, уже сейчас углеродные нанотрубки можно применять в качестве защиты от микроволновых излучений, по прогнозам ученых, нанотехнологии смогут защитить банкноты от подделок, наноспутниками возможно будет управлять с помощью мобильного телефона, нанолед не будет таять при температуре человеческого тела, а также многое и многое другое.

Отношение к таким технологиям в мире в целом неоднозначное. В Европе нанотехнологию рассматривают в качестве основы для будущего медицины, энергетики, информационной, а также экологической технологий. Россия тоже видит в нанотехнологиях свое будущее, но пока значительно отстает от ведущих держав в их развитии и производстве. Что касается государства, то оно намеревается всячески помогать и содействовать развитию в стране таких технологий. Правительство собирается обеспечить нормальные условия труда и необходимую финансовую поддержку [19].

1.3 О микроволновой химии

В последние годы произошёл качественный скачок в развитии методов воздействия на физико-химические процессы как в неорганической, так и в органической химии. Использование акустических, электрических, магнитных полей широко распространено в синтезе и анализе веществ, возникают новые перспективные направления, в рамках которых исследуются воздействия того или иного вида излучения на протекание процесса, отдельных его стадий, выход целевого продукта, протекание побочных процессов.

К числу новых разделов современной химии в последние 10-15 лет присоединилась и микроволновая химия .

Микроволновая химия возникла на стыке физики и химии. Она включает химические превращения с участием твёрдых диэлектриков и жидкостей, связанные с использованием энергии микроволнового поля или, как принято было говорить ранее, сверхвысокочастотного поля, то есть СВЧ-излучения [6].

Микроволновое излучение - это электромагнитные колебания в радиоволновом диапазоне, с частотой примерно от 300 МГц до 300 ГГц. Это соответствует длине волны от нескольких метров до долей сантиметров. Чаще всего в лабораторных системах используется частота 2,45 Гц (12,2 см).

Было обнаружено, что микроволновое излучение способно в десятки и сотни раз ускорять многие химические реакции, вызывать быстрый объёмный нагрев жидких и твёрдых образцов, эффективно (быстро и полностью) удалять влагу из твёрдых, в том числе и высокопористых препаратов, модифицировать свойства различных сорбентов [6]. Нагрев микроволновым излучением отличается высокой скоростью и большой эффективностью. Применение энергии микроволн, взамен используемых в настоящее время в большинстве промышленных установок теплоносителей, позволяет значительно упростить технологическую схему, исключив все процессы и аппараты, связанные с подготовкой теплоносителя, а также вредные выбросы в атмосферу [8]. Использование микроволнового излучения является перспективным не только для синтеза, но и в аналитической химии для интенсификации взаимодействий различных типов. Благодаря интенсификации многих процессов возможно уменьшение временных и денежных затрат на процессы пробоподготовки.

В чём же заключается специфика взаимодействия микроволнового излучения с веществом? Надо сказать, что микроволновое излучение используется в науке достаточно давно. Достаточно вспомнить радиочастотную спектроскопию - метод анализа вещества, основанный на взаимодействии микроволнового излучения с молекулами. Для проведения химических реакций важно в первую очередь действие микроволнового излучения на жидкие и твёрдые образцы, а именно микроволновый нагрев.

Микроволновый синтез отличается от традиционного теплового отсутствием высокого объёмного и временного градиентов, а также неодинаковым воздействием на различающиеся по составу компоненты гетерогенных систем. В электромагнитном микроволновом поле происходит ориентация заряженных частиц и диполей, присутствующих в растворе, что влияет на их взаимодействие [7]. Когда интенсивность микроволнового поля уменьшается, возникшая ориентация исчезает, и хаотичность вращательного и колебательного движения молекул восстанавливается, при этом выделяется тепловая энергия. При частоте 2,45 ГГц ориентация диполей молекул и их разупорядочивание может происходить несколько миллиардов раз в 1 с, что и приводит к быстрому разогреву образца. Кроме того, под действием микроволнового излучения происходит направленная миграция присутствующих в растворе ионов под действием внешнего поля. Такая миграция ионов - это фактически протекающий через раствор электрический ток [6]. Всё это приводит как к изменению выхода продуктов реакции, так и к возникновению специфических эффектов, наблюдаемых лишь в условиях микроволнового нагрева [7].

В микроволновых печах источником излучения служит магнетрон, представляющий собой цилиндрический диод. В диоде имеется цилиндрический катод, вдоль которого направлено внешнее магнитное поле. В окружающем катод цилиндрическом аноде находится кольцо из взаимосвязанных объёмных резонаторов. Разность потенциалов между катодом и анодом достигает нескольких киловольт. Перемещение генерируемых нагретым катодом электронов в магнитном поле приводит к появлению в магнетроне высокочастотных колебаний и вместе с ними колебаний и самих электронов.

Колеблющиеся электроны через антенну передают микроволновую энергию в виде электромагнитного излучения в окружающее пространство. Энергия по полому металлическому волноводу попадает в специальное устройство - резонатор. Далее излучение из резонатора попадает в рабочую зону печи, где и происходит микроволновой нагрев образцов.

Для того, чтобы микроволновое излучение не покидало внутреннего пространства печи и не оказывало вредного воздействия на организм человека, используют металлические отражающие стенки, а переднюю стеклянную дверцу печи экранируют металлической сеткой, не дающей излучению выйти из внутреннего объёма наружу. При работе печи в микроволновую энергию превращается примерно 50% расходуемой печью электроэнергии (остальная часть энергии рассеивается как тепловая в окружающее пространство) [6].