Наноматериялдар

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ М.АУЕЗОВ АТЫНДАҒЫ ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

СРС

Тақырыбы: Наноматериялдар

Орындаған: Нышанбек Карина
Группа: ЕП-19-3К1

Нанотехнология -- бұл көзге көрінбейтін аса ұсақ бөлшектерді ретке келтіре отырып, соның ерекшеліктерін алдын-ала белгілеп беру арқылы әлдебір құрылымды құрастыруға қажетті жекелеген атомдарды ыңғайластыра орналастыру.[[1]]
Нанотехнология - 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.
Қолдану аясы
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 зертханасы ұйымдастырылған. Мұндағы ғылыми-зерттеулер нақты жобалардан тұратын бағдарламалар бойынша жүргізіледі.

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 тіндері 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 тазартуға немесе енді тамыр жая бастаған қатерлі ісік жасушасын жоюға жол ашылатыны сөзсіз.
Соңғы бірнеше жылда нанотехнология тек жоғары технологиялардың ең перспективалы салаларының бірі ретінде ғана емес, сонымен қатар 21 ғасыр экономикасының жүйе құраушы факторы - білімге негізделген экономика емес, білімге негізделген экономика ретінде қарастырыла бастады. табиғи ресурстарды пайдалану немесе өңдеу. Сонымен қатар, нанотехнология барлық өндірістік қызметтің жаңа парадигмасының дамуын ынталандырады (төменнен жоғары - жеке атомдардан - өнімге дейін, дәстүрлі технологиялар сияқты жоғарыдан төменге емес, өнім. массалық дайындамадағы артық материалды кесіп алу арқылы алынған) , оның өзі постиндустриалды қоғамдағы өмір сапасын жақсартуға және көптеген әлеуметтік мәселелерді шешуге жаңа көзқарастардың көзі болып табылады. Ғылыми-техникалық саясат пен инвестиция саласындағы сарапшылардың көпшілігінің пікірінше, басталған нанотехнологиялық революция адам қызметінің барлық өмірлік маңызды салаларын (ғарышты игеруден медицинаға, ұлттық қауіпсіздіктен экология мен ауыл шаруашылығына дейін) қамтиды және оның салдары 20 ғасырдың соңғы үштен біріндегі компьютерлік революцияға қарағанда кеңірек және тереңірек. Мұның барлығы ғылыми-техникалық салада ғана емес, сонымен қатар әртүрлі деңгейдегі әкімшілер, әлеуетті инвесторлар, білім беру саласы, мемлекеттік органдар және т.б. алдына міндеттер мен сұрақтар қояды.

Нанотехнология компьютерлік технологиядағы революциялық өзгерістер негізінде қалыптасты. Электроника біртұтас бағыт ретінде шамамен 1900 жылы пайда болды және өткен ғасырда қарқынды дамуын жалғастырды. Оның тарихындағы ерекше маңызды оқиға 1947 жылы транзистордың өнертабысы болды. Осыдан кейін жартылай өткізгіштер технологиясының гүлденуі басталды, онда жасалып жатқан кремний құрылғыларының өлшемдері үнемі азайып отырды. Сонымен бірге магниттік және оптикалық сақтау құрылғыларының жылдамдығы мен көлемі үздіксіз өсті.
Алайда, жартылай өткізгіш құрылғылардың өлшемдері 1 микронға жақындаған сайын, оларда заттың кванттық механикалық қасиеттері пайда бола бастайды, яғни. әдеттен тыс физикалық құбылыстар (туннель эффектісі сияқты). Егер компьютерлік қуаттың қазіргі даму қарқыны сақталса, бүкіл жартылай өткізгіш технология шамамен 5-10 жыл ішінде іргелі мәселелерге тап болады деп сенімді түрде болжауға болады, өйткені компьютерлердегі интеграцияның жылдамдығы мен дәрежесі анықталған кейбір іргелі шекараларға жетеді. бізге белгілі физика заңдары бойынша. Осылайша, ғылым мен техниканың одан әрі дамуы зерттеушілерден жаңа жұмыс принциптері мен жаңа технологиялық әдістерге елеулі серпіліс жасауды талап етеді.
Мұндай жетістікке нанотехнологияларды қолдану арқылы ғана қол жеткізуге болады, бұл нанороботтар сияқты принципті түрде жаңа өндірістік процестердің, материалдар мен құрылғылардың тұтас кешенін жасауға мүмкіндік береді.
Есептеулер көрсеткендей, нанотехнологияларды пайдалану жартылай өткізгішті есептеу және сақтау құрылғыларының негізгі сипаттамаларын үш реттік шама бойынша жақсартуға болады, яғни. 1000 рет.
Дегенмен, нанотехнология тек электроника мен компьютерлік технологиядағы жергілікті революциялық серпіліспен ғана шектелмеуі керек. Ғылым мен техниканың басқа салаларын дамытуда елеулі прогреске үміттенуге мүмкіндік беретін бірқатар ерекше маңызды нәтижелер қазірдің өзінде алынды.
Физика, химия және биологияның көптеген объектілерінде нанодеңгейге көшу жеке қосылыстардың және олардың негізінде алынған жүйелердің физика-химиялық қасиеттерінде сапалық өзгерістердің пайда болуына әкелетіні көрсетілген. Біз оптикалық кедергі, электр өткізгіштік, магниттік қасиеттер, беріктік, ыстыққа төзімділік коэффициенттері туралы айтып отырмыз. Сонымен қатар, бақылауларға сәйкес, нанотехнологияларды қолдану арқылы алынған жаңа материалдар физикалық, механикалық, жылулық және оптикалық қасиеттері бойынша микрометрлік шкаланың аналогтарынан айтарлықтай асып түседі.
Жаңа қасиеттері бар материалдар негізінде күн батареяларының жаңа түрлері, энергия түрлендіргіштері, экологиялық таза өнімдер және т.б. Жоғары сезімтал биологиялық датчиктер (датчиктер) және басқа да құрылғылар қазірдің өзінде жасалды, олар жаңа ғылымның - нанобиотехнологияның пайда болуы туралы айтуға мүмкіндік береді және практикалық қолданудың үлкен болашағы бар. Нанотехнология материалдарды микроөңдеу үшін жаңа мүмкіндіктер ұсынады және осының негізінде болашақ ұрпақтың экономикалық және әлеуметтік өміріне революциялық әсер етуі тиіс жаңа өндірістік процестер мен жаңа өнімдерді құру.
Наноматериалдар технологиясы, соңғыларының алуан түрлілігіне сәйкес, бір жағынан, металлургиялық, физикалық, химиялық және биологиялық әдістердің, екінші жағынан, дәстүрлі және принципті жаңа әдістердің үйлесімімен сипатталады. Сонымен, егер біріктірілген наноматериалдарды алу әдістерінің басым көпшілігі дәстүрлі болса, онда сканерлеуші туннельдік микроскопты пайдалана отырып, мысалы, кванттық қаламдар жасау, атомдардың өздігінен жиналуы арқылы кванттық нүктелерді қалыптастыру немесе пайдалану сияқты операциялар. Полимерлі материалдарда кеуекті құрылымдарды құрудың ионды-трек технологиясы түбегейлі әртүрлі технологиялық әдістерге негізделген.

Ұнтақты технологиялар

Ұнтақ деп шағын өлшемдермен - бірнеше нанометрден мың микронға дейінгі жанасатын жеке қатты денелердің (немесе олардың агрегаттарының) жиынтығы түсініледі. Наноматериалдарды өндіруге келетін болсақ, шикізат ретінде өте ұсақ ұнтақтар қолданылады; өлшемі 100 нм-ден аспайтын бөлшектер, сондай-ақ қарқынды ұнтақтау жағдайында алынған және жоғарыда көрсетілгендерге ұқсас өлшемі бар шағын кристаллиттерден тұратын үлкенірек ұнтақтар.
Ұнтақ технологиясының кейінгі операциялары - престеу, агломерациялау, ыстық престеу және т.б. - берілген пішіндер мен өлшемдердің үлгісін (өнімін) сәйкес құрылымы мен қасиеттерімен қамтамасыз етуге арналған. Бұл операциялардың жиынтығы жиі М.Ю. ұсынысы бойынша аталады. Балшина, шоғырландыру. Наноматериалдарға келетін болсақ, консолидация, бір жағынан, толық дерлік тығыздауды қамтамасыз етуі керек (яғни құрылымда макро- және микрокеуектердің болмауы), ал екінші жағынан, ультра жұқа материалдың бастапқы өлшемдерімен байланысты наноқұрылымды сақтауы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.