Подковать блоху по силам!
17.10.2012
В нанолаборатории 20-й школы ученики проводят серьезные исследования
Поводом для визита в «двадцатку» стало сообщение о том, что ученица школы Екатерина Семилуцких стала победительницей муниципального и призером регионального этапов конкурса «Меня оценят в XXI веке». «НО» стало интересно, кого же и за что ценят сегодня? Ведь не за скачанные же из Интернета рефераты! А «в копилке» Кати еще и победа в региональной конференции «Юность науки Центрального Черноземья», и призовое место восьмой научно-практической конференции студентов и аспирантов с международным участием.
«Клейкая» история
Тема победной Катиной работы для «непосвященного уха» звучит зубодробительно: «Модификация полиуретановых клеевых композиций наносоединениями фуллеренового ряда». А очаровательная 11-классница с легкостью оперирует сложными понятиями, рассказывая об исследованиях, теоретических выводах и практической значимости результатов.
Работала девушка под руководством учителя химии Саляховой Ольги Ивановны и преподавателя НИТУ МИСиС, к.х.н, заведующего лабораториями кафедры химии Чичварина Александра Валерьевича. Тема работы не «высасывалась из пальца». На ОЭМК в одном из цехов используются вальцы, к поверхности которых клеится резина. Нагрузка большая, не любой клей выдерживает, а замена отклеившейся резины – дело хлопотное. Вот и решили Ольга Ивановна с ученицей, используя современные научные достижения – углеродные наноматериалы, — попытаться улучшить свойства используемых клеев. Для этого Екатерина со своей наставницей сравнивали обычный полиуретановый клей, тот же самый клей с добавлением фуллереновой сажи (правильнее – фуллеренсодержащий технический углерод), и клей с добавлением смеси фуллеренов (см. «нашу справку», — ред.). Необходимый для опытов фуллерен доставили из Петербурга, по цене около 500 руб./г, а всего для исследований понадобилось около 0,3 г редкого наноматериала.
НАША СПРАВКА
Фуллерены — это открытые в середине 80-х годов формы углерода, отличные от известных ранее графита и алмаза. Наиболее распространенным является фуллерен С60, – молекула из 60 атомов углерода, образующих замкнутую сферическую поверхность, составленную из правильных шести- и пятиугольников, — «молекулярный аналог» европейского футбольного мяча. Фуллерены обладают уникальными свойствами.
Производство фуллеренов наладили несколько стран мира, в числе которых — США, Япония, Россия, Украина. Производство это — достаточно дорогой процесс. Но развитие технологий позволило за последние 17 лет снизить стоимость, например, фуллерена С60 с 10 000$ до 10-15$ за грамм, что позволило приблизиться к его промышленному использованию. Всего в мире на сегодняшний день (по данным www.rbk.ru) производится около полутора тонн наноматериала в год. К слову, в России один из заводов, производящих данный материал, находится в Ленинградской области. Сегодня он выпускает более 30 кг фуллерена в месяц.
Наноучитель
Клеевые композиции получили, а как и где их исследовать? Разумеется, провели измерения прочности клеевых соединений для разных поверхностей. И измерения показали, что при добавлении фуллереновой смеси прочность клеевого шва увеличивается примерно на 30% . Но самый интересный вопрос – а почему клей стал выполнять свою задачу лучше? Ответ был получен в школьной нанолаборатории.
Нанолаборатория в 20-й школе появилась в 2009 году благодаря комплексному проекту модернизации образования. Она оснащена тремя наноэдьюкаторами (в переводе с английского – «наноучитель»), объединенными в сеть. В состав наноэдьюкатора входит сканирующий зондовый микроскоп с электронным блоком, на котором можно сканировать твердые поверхности предметов и получать их в трехмерном изображении. Оборудование позволяет разглядеть объекты размером от 10 нанометров. Стоимость такой лаборатории 3 млн 200 тыс. рублей.
Наноэдьюкатор
В этой лаборатории Катя работает с зимы прошлого года. Вспоминает, что когда только училась работать с приборами, на то, чтобы настроить резонанс и получить четкое изображение образца, уходило до 4-х часов. Сейчас на те же операции уходит около 20-ти минут. При помощи наноэдьюкатора девушка получила 3-х мерные изображения поверхности клея, нанесенного на образец. Изображения показали, что под действием введенной смеси значительно уменьшилась шероховатость структуры клея, что и объясняет улучшение его свойств.
Теперь Екатерина Семилуцких будет представлять свою работу на Всероссийском этапе конкурса. Пожелаем ей успеха!
Кстати, в нанолаборатории можно не только получать изображения, но и создавать их, используя динамическую силовую литографию. Ученики под руководством Ольги Ивановны «нарисовали» на медных пластинках не только логотип шефов – ОЭМК, но и портрет Андрея Угарова. Размеры «рисунков» — порядка 10 нанометров. Получается, если бы ребята решили по примеру легендарного Левши подковать блоху, у них бы это получилось!
Мороженое без молока
— Дальше будут новые исследования, новые проекты, — уверены в школе. – Нанолаборатория позволяет глубже изучать естественнонаучные дисциплины, ребята здесь ставят опыты и занимаются научной деятельностью, начиная с младших классов.
Зуйков Илья, ученик 4-го класса, под руководством классного руководителя Кривовицы Ольги Николаевны и логопеда школы Лихачевой Светланы Викторовны с помощью зондового микроскопа исследовал качество сахара-песка местных производителей. И поверьте, результаты исследования были удивительны. Работа Ильи, которая называлась «Исследование качества сахара-песка различных производителей методом органолептического анализа и сканирующей зондовой микроскопии», заняла первое место в муниципальном и второе – в региональном этапах Всероссийского детского конкурса «Первые шаги в науку».
Чем же и как можно заинтересовать нынешних школьников настолько, что они будут подолгу корпеть над микроскопами, ставить опыты, тщательно анализировать результаты? Наверное, здесь важна заинтересованность педагога, его фантазия, готовность самому постоянно учиться и совершенствоваться, умение придумывать интересные и необычные проекты.
Вот, например, в прошлом году Ольга Ивановна с учениками определяли химический состав мороженого, на упаковке которого было указано, что изготовлено оно из молока, с добавлением всего и вся… Результат был неожиданным: в мороженом не обнаружилось никаких следов белка, то есть молока там и в помине не было!
А сейчас старшеклассники занимаются исследованием загрязненности атмосферного воздуха в городе и окрестностях, изучая листья деревьев и кустарников. При этом они работают в химической лаборатории, изучают различные методики определения веществ, учатся работать уже с электронным микроскопом. Увы, не все возможно сделать в стенах школы, и тогда ребята идут в химические лаборатории СТИ МИСиС, где им на помощь приходит Александр Чичварин.
Адаменко Зоя Алексеевна, учитель биологии школы, и ее ученики-десятиклассники, исследовали влияние шума на работоспособность школьников. Для работы они использовали моноблок и датчики определения физиологического состояния человека в нанолаборатории. Долгих Анастасия, ставшая победителем конкурса исследовательских работ, в настоящее время является студенткой Воронежской медицинской академии им. Бурденко. Сегодня дети совершают научные открытия в школе, а завтра эти открытия становятся стимулом к выбору профессии.
Мысли по поводу
Нельзя не заметить: в 20-й школе к развитию способностей учеников отношение трепетное. И, не знаю уж, в соответствии с новыми федеральными стандартами, или вопреки им, но «вершиной» обучения здесь считают творческую и исследовательскую деятельность учеников.
— Исследовательская деятельность ставит школьника в ситуацию, когда он вынужден проектировать собственные действия, продумывать и организовывать их, что способствует самоопределению, – уверены в школе. – Приобретенный опыт ученики переносят на свои поступки и в обыденной жизни. Испытав чувство радости узнавания нового, заслуженно гордясь успехом, школьник желает повторить и упрочить его. Начинает самостоятельно искать пути достижения цели, что придает ему уверенность в собственных силах.
Все это замечательно, но… Готовясь к разговору, я нашла в Интернете информацию об исследованиях, которые проводятся в школах крупных городов, об оборудовании, которое там используется. И, к сожалению, нам до них пока далеко. Что говорить, в каждой ли нашей школе есть те же кабинеты физики и химии, оборудованные настоящими лабораторными столами – с розетками, подставками под колбы, реактивы? А если копнуть глубже… Вот, например, электронные микроскопы есть в 2-х или 3-х школах города, печи, использующиеся в кабинетах химии, зачастую старые, не дают нужных температур, да и нанооборудование – оно ведь базисное, и если его доукомплектовать…. Да, цены получаются заоблачные. Может быть, выходом была бы организация на базе какой-нибудь из школ одной крупной лаборатории, оснащенной всем необходимым по последнему слову техники, с тем, чтобы в ней могли работать ученики всех школ города?
Светлана СТОЦКАЯ
Обсуждение закрыто.
