Нанотехнология

admin 09.11.2012 жауап берді  
nurbol karatai 11.11.2012 жж таңдады

СпамПікір Қосу

admin 09.11.2012 пікір қосты

<b>Нанотехнология  дегеніміз не?</b> 
А. Мархабаева, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ-нің студенті. 
Тақырыпты бастамас бұрын ғылымның тарихына көз тастасақ, адамзат қоғамында көптеген революциялық өзгерістердің адамдардың көне идеяға жармасып, жаңа информацияны қабылдаудан бастарту қиындықтармен байланысты болғанын көрген болар едік. Солай батыс өркениеті жүз жылдар бойы жерді жазық деп келді. Бұл ақиқатқа жақын болмаса да, адамдардың карта қолдануына және онымен бағытұстауына кедергі болған жоқ. Галилейдің және басқа да ғалымдардың осы мәселе жөніндегі тұжырымдамалары оларға қымбатқа түсті. Соның ішінде Джордано Бруноны «діннен азған» деп, католик шіркеуінің әмірімен отқа жақты. Сонымен қоғамға бұл фактіні мойындау үшін 200 жылдай керек болды. 
Солай 200 жыл бойы ең кішкентай шама атом екендігіне ешкімнің күмәні болмады. XX ғасырда ғылым ең кішкентай элементар бөлшектерді (электрон, протон, нейтрон) ашып, бұл барлық әлемнің негізгі түсініктерін өзгертті. Барлық ғылымның негізінің негізі Аристотель постулаты - объект бір мезгілде «А» немесе «А емес» болуы мүмкін емес дегенімен, ол жарықтың бірмезгілде бөлшектер ағыны және толқын болатындығын түсіндіре алмады. 
Ньютон механикасы әлемнің барлық заңдылықтарын мінсіз түсіндіретін болғанды және салыстырмалы теорияның тууына еш себеп жоқ еді. Бірақ бұл теорияның ашылуы ғылымның түбірлі өзгерісіне әкелді. Өзінің таңғаларлық жұмысымен Энштейн Ньютон механикасынан толығымен бас тартқан жоқ, ол тек заңның қолдану шегін көрсетті. 
Бір сөзбен айтқанда «бәрі ағады, бәрі өзгереді», енді міне, адамзат тағы да біздің үш ұйықтасақ түсімізге кірмеген жаңа революциялық төңкеріс пен технологиялық жаңалықтар табалдырығында тұрмыз. Болашақта өмір сүретіндер және оны жасайтындар, бүгін-ақ өзінің білімі мен өсуіне мән беріп, қолдаған шешімдеріне үлкен жауапкершілікпен қарау керек. Себебі XXI ғасырда білім мен мамандық ерекше белсенділікке ие. Біз оларға дайынбыз ба? 
Соңғы уақытта салыстырмалы түрде жақында ғана пайда болған «нанотехнология» термині бәріне белгілі. Алайда, біздің өркениетімізге оның келешегі соншалықты күрделі екендігін біле отырып, әсіресе, жастар арасында нанотехнологияның негізгі идеяларын кеңінен тарату керек. Жаңа ғылымның аты бәріне белгілі технология (грек тілінен techne - өнер, шеберлік, Іоgos-ғылым) деген ұғымның алдына қосымша «нано» деген сөздің қосылғанын оңай байқауға болады. «Нано» қосымша (грек тілінен NANOY-қортық, гном) - жалпы бір нәрсенің миллиардтан бір бәлігін (10-9) көрсетеді. Мысалы: нанометр- метрдің миллиардтан бір белігі. Салыстыру үшін, 1 нм шаштың қалыңдығынан 100 мың есе аз екендігін айтуға болады. 
Нанотехнология - белгілі атомдар мен молекулаларға манипуляция жасай отырып, белгіленген атомдық құрылымдық өнімдерді шығару әдістерінің жиынтығы. 
Нанотехнология сөзі жақында ғана пайда болғанымен, наноөлшемді құрылғылар мен құрылымдар жаңа емес. Негізінен олар жер қашаннан бері пайда болса сол кезден келе жатыр. Мысалы теңіз ұлуының қабыршағының беріктілігі соншалықты тіпті күштің әсерінен болған сызаттар оның ішкі жағына таралмайды.   Бұл ұлудың  қабыршағының наноқұрылымды кірпіштерден тұратындығымен түсіндіріледі және нанобелшектердің өте берік болатындығының табиғи дәлелі. Ұзақ уақыт бойы ғалымдар геккон деген кесірткенің тегіс беттерде, тік әйнектің бетінде, төбеде еркін жүретіндігін түсіндіре алмаған. Баста оның алақанында жабыстырғыштар бар деп ойлаған, бірақ кейін ондай ешнәрсенің жоқ екені белгілі болды. Бұл құбылыстың жұмбағы қоғамды таңқалдырды, себебі геккон қозғалыс кезінде молекулалық физика заңдарын қолданады ғой! Ғалымдар геккон алақанын микроскоппен зерттегенде, оның шаштың диаметрінен 10 есе кіші шаштардан тұратыны белгілі болды. Әр шаштың ұшында мыңдаған жастықшадан, ал әрбір жастықша жүздеген қылдан тұрады екен. Әрбір қылдың ұшы алақан тәрізді және диаметрі 200 нм екені белгілі болды. Геккон қозғалысында Ван дер Вальс күшімен (аз қашықтықтарда молекулалар тебіледі, ал үлкен қашықтықта тартылады) түсіндіруге болады. 
Негізінен адамзат наноөлшемді материалдарды қашан қолдана бастағаны нақ анық емес, бірақ біздің эрамызға дейін 4 ғасырда жасалған римдіктердің королы Ликургтің өлімін бейнелейтін алтын мен күміс нанобөлшектерінен тұратын тостақанды айтуға болады. Осы күнге дейін Британ мұражайында тұрған тостақанға жарық түсіргенде, жасылдан қанық қызыл түске өзгереді екен. 
Мұның барлығы наноөлшемді материалдар технологиясының көне заманнан белгілі екенін көрсетеді. 
1947 жылы транзистор пайда бола бастағаннан жартылай өткізгішті материалдар технологиясында кремний құрылғыларының өлшемдері біртіндеп кішірейе бастады. Бір жағынан, оптикалық және магниттік есте сақтау құрылғыларының жылдамдығы артып, көлемі кішірейе бастады. Қазіргі уақытта қатты оптикалық және магниттік дискілердің тығыздығы 1 гигбайт\кв дюймге жетті. Асырмай айтқанда, жартылай өткізгіш технологиясында жарты ғасыр бойы үздіксіз революция болып келе жатыр. 
Алайда, жартылай өткізгіш құрылғылардың өлшемдері 1 микронға (1мкм = 106) жақындағанда, оларда кванттық механикалық қасиеттер, таңқаларлық физикалық құбылыстар (тунельдік эффект тәрізді) байқалады екен. 5-10 жылдан кейін кремний технологиясы осы темппен дамитын болса, физика заңымен анықталмайтын мәселелермен кездеседі деп батыл   айтуға   болады.   Осылайша,   ғылым   мен техниканың әрі қарай дамуы зертеушілерден жаңа жұмыс принципі мен технологияны талап етеді. 
Мүндай революциялық алға шығу, жаңа өндіріс барысымен, материал және олардың негізіндегі құрылғылармен қамтамасыз ететін нанотехнологияны қолданумен іске асады. Есептеулер, нанотехнологияны қолдану жартылай өткізгіш технологиясы құрылғыларының негізгі қасиеттерін 1000 есе артыратындығын көрсетеді. Бұл информатика технологиясындағы нағыз революция болады және XXI ғасырдағы қоғамның әлеуметтік, экономикалық дамуына үлкен әсер етеді. 
Алайда, нанотехнологияны белгілі оқшауланған аймақта дамиды деп ойламау керек. Қазірдін өзінде нанотехнологияда ғылым мен техниканың басқа бағыттырында да маңызды нәтижелер алынған. Нанотехнологияның негізгі қолдану аясы: медицина, материалтану, информациялық технология, экология, энергетика, әскери техника, ауылшаруашылығы, космология, авиация, қоршаған ортаны қорғау, робот жасау техникасы, микроскопия, телекоммуникация, құрылыс, машина жасау, сұлулық индустриясы және тб. 
Наномерлік өлшемге келгенде денелердің қасиеттері - электрөткізгіштік, оптикалық сыну коэффиценті, магнитттік қасиеттері, беріктілік, термотұрақтылық елеулі өзгереді. Жаңа қасиетті материалдар негізінде күн батареяларының жаңа түрлері, энергия түрлендіргіштер, экологиялық қауіпсіз өнімдер, жоғары сезгіштік биологиялық датчиктердің шығуы нанотехнологияның қолдану аясының кеңдігін көрсетеді. 
Қазіргі кезде материалтануға нанотехнологияны енгізудің негізгі проблемасы жаңа материалдарды алу ғана емес, оларды өңдеу әдістері. Мысалы материалдың кристалдық түйірлерінің өлшемін 10 есе кішірейтетін болсақ, оның беріктілік қасиеті 3 есе жоғарлайды, ал ары қарай кішірейтсек шамадан тыс пластикалық қасиетке ие материалмен соқтығысамыз. Нанотехнология жеңіл, жұқа, берік, қоршаған ортаға байланысты өздерінің қасиеттерін өзгертетін «ақылды» материалдар, өте жоғары және төмен температураға шыдамды космоста пайдаланатын материалдар шығаруға мүмкіндік береді. Күмістің иондарына қарағанда олардың нанобелшектері рак, спид вирустарымен 1000 есе белсенді күреседі екен. 
Сонымен қатар нанотехнология көмегі мен атомдар мен молекулалардан экологиялықтаза өнімдерді өсіру арқылы экологиялық және энергетикалық кризис проблемасын шешуге болады. 
Нанотехнологияның микроэлектроникада қолдануы 1см3-ке 1012 транзистор енгізетін процессордың планарлы түрінен 30 технологиясына көштіреді. Оның көмегімен болашақта компьютер компоненттерінің елшемдерін әрі қарай азайту жоспарланып отыр. 
1985 жылы Роберт Керл, Ричард Смолли аяқ астынан кеміртегінің жаңа байланысын - фуллеренді ашты. Кеміртегінің осы уақытқа дейін екі алотроптық түрі - алмаз және графит белгілі болса, фуллерен оның үшінші түрі деп айтуға болады. Фуллереннің қаңқасы футбол добына ұқсас, іш

Aibolat

8,297 балл Маман

2

Нанотехнология 
Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет 
Нанотехнология [1]- бұл көзге көрінбейтін аса ұсақ бөлшектерді ретке келтіре отырып, соның ерекшеліктерін алдын-ала белгілеп беру арқылы әлдебір құрылымды құрастыруға қажетті жекелеген атомдарды ыңғайластыра орналастыру. Нанотехнология (грек. nanos – ергежейлі және технология) – кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химиялық қасиеттері бар молекулалар, наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=10-9 метр). Нанотехнология осындай ауқымды өлшемдермен айналысады.[2] Нанотехнология – кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химия қасиеттері бар молекулалар, наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым. 
Мазмұны [жасыру]  
1 Тарихы 
2 Қолдану аясы 
3 Нанотехнологияны пайдаланудың болашағы 
4 Нанотехнологияның негізгі міндеттері 
5 Нанотүтікшелер 
6 Нанотехнологияны елімізде дамытудың алдыңғы шарттары 
7 Пайдаланған әдебиет 
8 Сілтемелер 
[өңдеу]Тарихы

Әуестену, еліктеу, қиялға берілу секілді адами қалыптардың бірте-бірте ел сенгісіз жаңалықтарға бастайтыны әлмисақтан белгілі. [3] Аңыз-ертегілердегі аспанға ұшатын ағаш ат пен кілем, желаяқ етіктер, аста-төк дастархан, қияндағыны көз алдыңа алып келетін қол айна секілділер шындыққа айналып, дәл қазір "көне дүниелер" санала бастады. Нанотехнология да өмірге осындай қиял мен әуестік нәтижесінде келген еді. 1986 жылы студент Эрик Дрекслер өзінің "Жасампаз машина" аталатын футуристік эссесінде тұңгыш рет молекулярлы технология атауын қолданады. Ол фантаст-жазушы Станислав Лемнің идеяларына өз қиял-болжамдарын қосақтай отырып, "Саналы тіршілік ортасының" жалпы бет-бейнесін жасап шығады. Осы болжамға сәйкес, XXI ғасырда нанороботтар әрбір заттың, әрбір адам ағзасының ішіне енгізіледі де, адамзат қоршаған әлеммен бірге тұтастай саналы компьютерге айналады. Мұндай идея Эссе Дрекслерден бұрынырақ пайда болған көрінеді. 1981 жылы ІВМ корпорациясының швейцариялық филиалындағы екі инженер, Герд Бинниг пен Гейнрих Рорер мәнерлеп туннельдеуші микроскоп ойлап тауыпты. Микроскоптың құрылымы аса қарапайым: шамалы қысымға қосылған аса жіңішке ине бір нанометр шамасындағы қашықтықта материалдың үстімен жылжып отырады. Осы кезде инелердің өткір ұшы материалдың беткі қабатына электрондарды тесіп өткізеді де, соның нәтижесінде шамалы тоқ пайда болады, оның көлемі ине мен беткі қабаттың арасындағы қашықтыққа байланысты болады. Осылайша материалдың беткі қабатынан жекелеген атомдарды "ажыратуға" мүмкіндік туады. Бұл ғылымның пайда болуын 1959 жылы Нобель сыйлығының лауреаты, АҚШ физигі Р.Фейнманның жеке атомдарды манипулятор көмегімен қозғалту мүмкіндіктері туралы жасаған баяндамасымен байланыстырады. Нанотехнология терминін қолданысқа алғаш рет 1974 жылы жапон физигі Норио Танигути енгізген. Макроскопиялық заңдылықтарға сүйенетін басқа инженер ғылымдардан нанотехнологияның негізгі ерекшелігі, нанонысандар үшін кванттық және молекулааралық өзара әсерлесуінің күшті болуына байланысты. Нанотехнология саласындағы зерттеулер қазірдің өзінде практикалық маңызы зор нәтижелер беруде. 
[өңдеу]Қолдану аясы

[4] Генетика,медицина, клондау, микроағзалардағы бактерияларға  әсер ету және машина жасау, электроника, т.б. өндірістерге арналған  жаңа материалдар алу, техника  мен өндірістің барлық түрлерін  жаңа сапа деңгейіне көтеру  мәселелерін нанотехнологияны дамыту  арқылы ғана шешуге болады. Қазақстанда  наноқұрылымдарды зерттеу ҚР  білім және ғылым министрлігінің  іргелі ғылыми-зерттеулер бағдарламасы  бойынша 2003 жылдан жүргізіле бастады. Нанотехнологиялық зерттеулерде  белгілі жетістіктерге жеткен  ғылым ұжымдарды топтастырып, олардың  жұмыстарын үйлестіру мақсатында  Алматы қаласы маңындағы Алатау  кентіндегі Ақпараттық технологиялар  бағы аймағына кіретін физика-техника  институты жанынан ұлттық нанотехнология  лабораториясы ұйымдастырылған. Мұндағы  ғылыми-зерттеулер нақты жобалардан  тұратын бағдарламалар бойынша  жүргізіледі. 
[өңдеу]Нанотехнологияны пайдаланудың болашағы

Нано трубалар. 
Бұған ғылыми фантастикаға ден қойған бірқатар жаңашылдардың да сенімсіздік танытары күмәнсіз. Мәселен, Scientifus Amerika журналының болжамына сүйенсек, таяу арада көлемі почта маркасына тең медициналық құрылғы жасалады екен. Соны жарақат алған жерге қойса жеткілікті, ол қанның құрамын, қандай дәрі қажет екенін анықтап, сол дәрі-дәрмекті қанның құрамына өзі жібереді. 2025 жылы дайын атомнан кез-келген затты құрастыруға қабілетті алғашқы нанороботтар жасалмақшы. Ауыл шаруашылығында да айтарлықтай өзгерістер болады: нанороботтар өсімдіктер мен жануарларды алмастырып, азық-түлік өндіретін дәрежеге қол жеткізеді. Осыған сәйкес экологиялық жағдай да жақсара түседі. Өнеркәсіптің жаңа түрлері болашақта қалдық заттар шығармай, оның есесіне нанороботтар ескі қалдықтарды жояды. Тәжірибе барысында анықталғандай, тоннельдеуші микроскоптың бұрынғыларға қарағанда біршама артықшылықтары бар екен. Соның көмегімен жекелеген атомдарды "көруді" былай қойғанда, соларға әсер ету арқылы кез-келген кернеуді өзгертуге де мүмкіндік туады: қарапайым тілмен айтсақ, тоннельдеуші микроскоптың көмегімен атомды "іліп" алуға және қажетті жеріне қондыруға болады. Физиктердің атомдарды өз қалауынша орналастыруға теориялық мүмкіндіктері пайда болады, яғни соларды кірпіш секілді қалай отырып, кез-келген затты жасап шығуға болады екен. 
[өңдеу]Нанотехнологияның негізгі міндеттері

Қазір ғалымдар тұсауы жаңа кесілген 'нанотехнологияның үш негізгі міндеттерін айқындап алды: 
Біріншіден, осының көмегіне сүйене отырып, атомдарды өз қалауымызша тікелей орналастыру жүзеге асырылады, яғни ерекше қасиеттерге ие болған материалдар жасалады. 
Екіншіден, көлемдері жекелеген молекулаларға немесе атомдарға тең белсенді элементтері бар электрондық схемалардың өндірісін ұйымдастыру көзделіп отыр. 
Үшіншіден, ғалымдар көлемі молекулаға тең механизмдер мен роботтар, яғни наномашина жасауды көздеуде. 
Бұл әрине, енді ғана қолға алына бастаған, тәжірибе жүзінде сынақтан өткен алғашқы қадамдар ғана. Бірақ ғылымы мен білімі дамыған бірқатар елдерде соның алғашқы үлгілері қолданысқа енгізіле бастады. Мәселен, Массачусетс технологиялық институтында қазір көлемі бақыр ақшадай өрмекші-роботтың алғашқы үлгісі жасалынды, ол бір минутта 10000-ға дейін әртүрлі қозғалыстарға келтіріледі. Бірақ көлемі үлкен болғандықтан, оны нағыз наноробот деуге ертерек секілді. Ресей ғалымдары да америкалық әріптестерінен қалысар емес. Олар нанотехнологияны медицина саласына жұмыс істету жолында ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізуде. 
Таяудағы жылдары адамның індері бойымен өз бетінше қозғалып жүретін және биологиялық заттардың орналасқан әрі шоғырланған жерін анықтауға мүмкіндік беретін молекулалық құрылымдар жасауымыз мүмкін, - дейді Ресей ғылым академиясының академигі, профессор Юрий Евдокимов. Егер осыған қол жетсе, онда биохимиялық зертханалар мен медицина-клиникалық диагностикада аса ауқымды мүмкіндіктер ашылып, адам ағзасындағы дертті дәл анықтауға және толық емдеуге мүмкіндік туады. 
Осындай молекулярлы машина өткен жылы Мичиган университетінде сынақтан өткізіліпті. Нанороботтар үш бөліктен тұрған екен: тасымалдағыш-молекулалар, қатерлі ісік жасушаларын барлап білетін-молекулалар (ДНҚ фрагменттері бар) және люминофер-молекулалар. Осындай құрылымды ағзаға енгізген кезде олар ісік жайлаған жерге орналасып, люминесценцияның көмегімен соны нақты көрсеткен. Дәл осындай амалмен ауру жайлаған жерге дәрі жіберуге болатыны да күмәнсіз. 
Қалай дегенмен де ғалымдар адам өмірі үшін күресті одан әрі жалғастыруда. Олардың сөзіне сенсек, таяудағы жылдары қолдан жасалған ДНҚ-молекуланың негізінде адам ағзасын микробтардан