Кафедра философии и истории науки
|
Скачать 1.92 Mb.
|
|
БИОМИМЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КАК ОБЪЕКТЫ СУПРАМОЛЕКУЛЯРНОЙ И НАНОХИМИИ Васильева Э.А. Аспирант, Казань, Казанский национальный исследовательский технологический университет; VasilevaElmira@mail.ru Современная наука идет вперед семимильными шагами, что особенно характерно для молодой и быстроразвивающейся дисциплины, какой является супрамолекулярная химия. Ее возникновение и становление уместно сравнить с формированием самих супрамолекулярных ансамблей, которое, как правило, имеет кооперативный характер, происходит скачкообразно и влечет за собой резкое изменение свойств системы. Точно также развитие супрамолекулярной химии привело к появлению новых понятий и принципиально новых подходов в синтезе и материаловедении и беспрецендентному расширению рынка нанотехнологий. В основе супрамолекулярной химии лежат принципы построения и функционирования веществ, заложенные в природе. В связи с этим объекты супра- и нанохимии – супермолекулы и ансамбли нековалентно связанных молекул причисляют к биомиметическим системам. Биомиметика (бионика, биогенез) — современное научное направление по заимствованию у природы ценных идей и реализации их в виде оригинальных материалов, процессов и технологий, имитирующих природные аналоги. Различают следующие направления биомиметики: - биологическую биомиметику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах; - теоретическую биомиметику, которая строит математические модели этих процессов; - техническую биомиметику, применяющую модели теоретической биомиметики для решения инженерных задач. Наиболее подробно остановимся на биологической биомиметике. Биологические системы сыграли огромную роль в развитии супрамолекулярной химии. Множество синтетических супрамолекулярных систем было создано в рамках биомиметического подхода, т.е. путем подражания (mimic) структуре или функции более сложных биологических объектов. Такие искусственные абиотические (небиологические) молекулы или реакции будем называть моделями. Под этим мы подразумеваем, что небольшие искусственные системы могут обладать (частично или во всем объеме) свойствами реальных биологических систем. Концепция биологической модели прекрасно изложена Д. Крамом в его нобелевской лекции: «Мало найдется ученых, знакомых с химией биологических систем на молекулярном уровне, которых не вдохновил бы этот подход. Эволюция создавала химические соединения, исключительная организация которых обеспечивала выполнение наиболее сложных и тонких задач. Многие химики-органики, рассматривая кристаллические структуры ферментативных систем или нуклеиновых кислот и проникая в чудеса специфичности иммунной системы, не могут не мечтать о разработке и синтезе более простых органических объектов, имитирующих работу этих природных соединений» [1]. Импульсом к развитию биомиметики в последние годы послужило развитие нанотехнологий. Размеры биологических макромолекул - нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и белков (антигены, антитела, вирусные капсиды, ферменты и др.) находятся в диапазоне наношкалы. Использование биологических макромолекул в этой области обусловлено их упорядоченной биологической структурой. Двойная спираль ДНК или спирально уложенные белки вирусного капсида могут быть использованы как строительные леса, задающие определенное пространственное расположение, например, нанометаллов. Обращение к биологическим примерам, вдохновляющим инженеров к созданию новых материалов и технологий, базируется на взглядах, что за миллиарды лет эволюции природа создала оптимальные живые конструкции, которые превосходят по эффективности и долговечности конструкции, созданные человеком. Так, изучение «эффекта лотоса», т.е. свойства листьев лотоса не смачиваться дождевой водой и отталкивать грязь за счет своей микро/наноструктурированной поверхности привело к созданию водоотталкивающих красок и тканей. Полимерные нановолокна, имеющие прочность, сравнимую с прочностью стали, были созданы на основе биологического примера – паутины, нити которой выдерживают втрое большее растяжение, чем стальная проволока такого же диаметра. Плоды репейника явились прототипом при создании синтетического адгезивного материала, применяемого в широко распространенных креплениях-«липучках». Супрамолекулярные системы являются одним из промежуточных этапов эволюционирования на пути от объектов химии ковалентных взаимодействий к природным системам. Существует близкая аналогия между структурными элементами супрамолекулярной химии (ПАВ, циклофаны, ансамбли супра- и макромолекул) и природных соединений: биомембран, белков, витаминов и пр. принципы формирования супрамолекулярных систем и биологических структур имеют много общего, что позволяет, опираясь на фундаментальную базу супрамолекулярной химии, делать предположения о природе межмолекулярных взаимодействий и факторах, контролирующих стабильность биосистем. Исследование физико-химического поведения супрамолекулярных ансамблей может дать полезную информацию об элементарных актах, лежащих в основе сложнейшего согласованного механизма функционирования биоструктур. Преимущество использования простых модельных систем заключается в возможности более детального анализа свойств и закономерностей их поведения, что может послужить ключом к пониманию тенденций, реализующихся в деятельности живых организмов. С известной долей осторожности многие объекты нано- и супрамолекулярной химии можно рассматривать как постоянно эволюционирующие очень приблизительные копии природных систем или их составных элементов. Это – грубые заготовки, шаблоны, на которых совместными усилиями исследователей всего мира постепенно, штрих за штрихом, проступает искусный рисунок, зашифрованный природой. Иногда на каждый штрих ученые затрачивают десятки лет, а иногда, как в последние десятилетия, идеи и догадки возникают, обгоняя и подгоняя друг друга [2]. Литература
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В СИСТЕМЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ИННОВАЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ ИТАЛИИ. Гаврилова Елена Леонидовна д.х.н., профессор, Казань, Казанский национальный исследовательский технологический университет, gavrilova_elena_@mail.ru Каримова Роза Фиаловна к.х.н., доцент, Казань, Казанский национальный исследовательский технологический университет Петрова Марина Анатольевна к.т.н., доцент, Казань, Казанский национальный исследовательский технологический университет Необходимость внесения инновационных изменений в профессиональную подготовку студентов по направлению «химическая технология» обусловлена тем, что сегодня от будущих руководителей и работников требуются не только глубокие знания, но и умение в быстроменяющейся ситуации приобретать новые знания и использовать их для проектирования собственной деятельности и деятельности подчиненных. Все это диктует необходимость поиска наиболее эффективных форм, методов и технологий обучения. Использование инновационных технологий в учебном процессе направлено на повышение качества подготовки специалистов и активизации самостоятельной работы студентов. Можно обозначить ряд причин, по которым следует идти по пути создания открытых инноваций в сфере высшего профессионального образования: - с появлением информационно-коммуникационных технологий монополии на знания в основном сломаны, практически в каждой области присутствует избыток знаний за счет широкого распространения общедоступных научных баз данных, онлайновых журналов и отдельных статей в сочетании с дешевым доступом в Интернет и высокой скоростью передачи информации. - в новой парадигме образования вузы неизбежно сталкиваются с изменениями и выигрывают, используя не только внутренние, но и внешние идеи, не тратя усилий на дублирование исследований. Сегодня, созданы мощные способы выйти за традиционные границы вуза и использовать в работе лучшие практики в своей сфере. - в основе инновационного процесса в настоящее время лежит логика «изобретено не здесь» -(not invented here – NIH), т.о. Вузы могут полагаться на внешние источники, чтобы выполнить свою работу эффективно. - большинство по настоящему талантливых, умных людей, способных к созданию инноваций, разбросаны по всему миру, не являются членами какой-то единой организации, а трудятся в многочисленных университетах. Необходимо взаимодействовать с талантливыми людьми, действующими как в своем вузе, так и за его пределами. С целью изучения опыта образовательных учреждений Италии в области инновационных технологий авторы посетили несколько самых крупных университетов Италии и технопарков при них. Миланский технический университет (итал. Politecnico di Milano University) — самый крупный технический университет Италии. В нём обучаются около 38 000 студентов. В 2011 году университет занял 48 место в мире среди технических университетов по рейтингу Top Universities, составленному Times Higher Education и 13 место в Европе. В 2009 году итальянские исследователи признали его лучшим в Италии по таким показателям как научное производство, привлекательность для иностранных студентов. Миланский политехнический университет состоит из 16 факультетов и обширной библиотеки. Библиотечная система Миланского технического университета насчитывает более 470 000 единиц хранения. Система состоит из Центральных библиотек (среди которых наиважнейшими являются центральная техническая библиотека и центральная архитектурная библиотека) и учебных библиотек, предназначенных для помощи студентам в подготовке к экзаменам. Университет имеет собственную издательскую торговую марку, «Polipress», созданную в основном для публикации исследований научных сообществ университета. «Polipress» также выпускает бесплатную периодическую газету «Politecnico». Кампусы оснащены Wi-Fi сетью. Wi-Fi сеть университета состоит из двух сетей: открытой (SSID: polimi) и закрытой (SSID: internet). Студенты могут свободно попасть в сеть polimi, единственной функцией которой является предоставление доступа к веб-сайту университета, где можно запросить сертификат для доступа в сеть internet. Доступ к последней осуществляется по протоколу WPA с использованием EAP-аутентификации и криптографии на основе TKIP. Сеть internet предоставляет доступ ко всем внутренним сетям университета (все сети всех кампусов) и в ограниченной форме к интернету. Интересной частью студенческой жизни являются копировальные центры. В 1970-х появились 2 копировальных центра: CLUP и CUSL, как попытка студентов решить их собственные проблемы (такие как стоимость учебников и совместное использование конспектов лекций). Они были единственными копировальными центрами на территории университета до тех пор, пока в 2001 году CLUP не переехал. Широко известна структура ISU (общий термин, которым в итальянских университетах обозначаются такие дополнительные возможности для студентов, как публичные библиотеки, аренда мобильных ПК, кафетерии и учебные пространства). Миланский технический университет хорошо известен по всей Европе. Последний опрос выпускников показал, что 60 % из них нашли работу в течение 3 месяцев после выпуска, и более 75 % в течение полугода. Это же действительно и в отношении бакалавров и магистров. Специализированная служба «Career Service» взаимодействует с выпускниками и производством, приглашает компании для проведения презентаций и подготавливает статистические данные о выпускниках. Она рассылает почти 200 предложений о работе в месяц и проводит 90 мероприятий связанных с поиском работы в год (большинство из них состоит из презентаций компаний с собеседованиями). 10 % выпускников выезжают за рубеж, растет количество выпускников уезжающих работать в Китай. Политехникум предлагает обучение на степень бакалавра по 32 специальностям. Среди них есть и онлайн курс по вычислительной технике, первый академический курс в таком формате в Италии. Он полностью эквивалентен традиционной программе обучения. Фактически все задания разъясняются на веб-сайте профессорами университета. Университет участвует в нескольких международных проектах по студенческому обмену и содействует приёму иностранных студентов, предлагая многие курсы на английском языке. Входит в образовательную сеть ENTREE по студенческому обмену среди электротехнических факультетов Европы. Так же является членом сети Top Industrial Managers for Europe (TIME). Сотрудничает с организацией IMCC. Alta Scuola Politecnica - совместное учреждение Миланского и Туринского технических университетов, предназначена для юных талантов, которые желают развивать свои междисциплинарные способности для передовых и продвигаемых инноваций, и обучаться параллельно по двухлетним программам магистратуры. Университет принимает участие в деятельности европейских и международных исследовательских сетей. К примеру, в одном только 2004 году университет инициировал начало или присоединился к участию более чем в 60 крупных многолетних международных научно-исследовательских проектах в рамках European Research framework. Миланский политехникум участвует в ассоциациях и консорциумах по прикладным исследованиям, имеет службы для содействия трансферу технологий и продолжения обучения для профессионалов. Университет поддерживает создание коммерческих исследовательских проектов и высокотехнологичных компаний на стадии стартапов для чего создан бизнес-инкубатор под названием «Acceleratore d’Impresa». Финансирование вуза осуществляется не только за счет правительства, но и за счет технологических разработок. Имеется несколько кафедр, которые финансируются предприятиями, например международной химической компанией «Solvay». Новой формой сотрудничества с предприятиями являются Центры совместных исследований. Неотъемлемой частью инновационного образовательного процесса в университетах Италии является использование возможностей технопарков. |
Похожие:
 |
Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских... Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» для аспирантов и... |
|
Практикум (Тексты для самостоятельного изучения) Казань Сказываются слабое знание современного состояния западноевропейской социальной философии и философии истории, ограниченный доступ... |
|
Программа специальности 080801 «Прикладная информатика» Кафедра Гуманитарных... Сущность, формы, функции исторического знания. Методы и источники изучения истории. Понятие и классификация исторического источника.... |
|
Учебно-методический комплекс проблемные вопросы отечественной истории... Тологический и гносеологический аспекты анализа исторического процесса. Проблематика философии истории – логика развития общественного... |
|
Институт Философии Кафедра музейного дела и охраны памятников Потапова Екатерина Андреевна Краеведческий музей как коммуникативная система. На примере Челябинского краеведческого музея |
|
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Факультет философии, отделение востоковедения Кафедра цивилизационного развития Востока |
 |
Вгбоу во «Алтайский государственный университет» Кафедра политической истории, национальных и государственно-конфессиональных отношений |
|
История средневековой философии пер с англ Кроме того, значительно расширено изло- жение исламской и иудейской средневековой философии |
|
Дауншифтинг как мировоззренческая проблема нравственной философии Объектом предпринимаемого исследования являются современные мировоззренческие тенденции в контексте нравственной философии |
|
Кафедра философии и политологии Культура и природа. Культура и общество. Культура и глобальные проблемы современности. Культура и личность. Различные специальности... |
|
Образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский... I. Вещь в горизонте философского вытеснения Глава II. Апология вещественного Альтернативные подходы к вещи в философии |
|
Кафедра философии и юридической психологии «Культурология» и Порядком организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования... |
|
История советской россии Ратьковский И. С., Ходяков М. В. История Советской России спб.: Издательство "Лань", 2001. 416 с. (Мир культуры, истории и философии).... |
|
Итоги научная деятельность Научная работа в вузе ведется по 51 научному направлению. В 2014/2015 гг научные исследования проводились в приоритетных областях... |
|
Актуальные вопросы современной науки И, технических и сельскохозяйственных наук, медицины, истории, педагогики, экономики и юриспруденции, социологии и политологии. Сборник... |
|
От редактора история Современные проблемы методологии исторической науки и преподавания истории в вузе |