Нанотехнологияның Қазақстан мен шет елдерде дамуы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 25 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе
4

1. Нанотехнологияның даму тарихы және оның жетістіктері
1. 1. Зондылы сканерлеуші микроскоп (ЗСМ)
6
1. 2. Нанобөлшектер
9
1. 3. Жаңа жетістіктері
12
2. Даму мен болашақтағы мәселелері
2. 1. Нанотехнология әр ғылым саласында
16
2. 2. Нанотехнологияның Қазақстан мен шет елдерде дамуы
18

Қорытынды
25
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
27

Кіріспе

1974 жылы Нанотехнология терминін ең алғаш жапондық ғалым Нарио
Танигучи ұсынған болатын. Жеке атомдардың манипуляциясы көмегімен жаңа
объектілер және материалдар жасауға болатынын жариялады. Нанометр – бір
метрдің бір миллиард бөлшегі (10-9).
Тіршілікпен қоғам пайда болғаннан бастап, адамзат өзінің өмірін
жақсартуға, жеделдетуге тырысты. Алғашқы қауымдық құрылыс кезінде олар
түрлі еңбек құралдарды пайдалана білді, уақыт өте келе адамзатқа пайдасы
келетін жан-жануарларды қолға үйретті.
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[1].
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[2].
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.
Жылдар өтті, заман өзгеріп отырды, үздіксіз дамып отырды, заманға қарай
адамдардың қажеттіліктері де өзгеріп отырды Қазіргі таңда біздің
көпшілігіміз күнделікті өмірімізді ғылыми жетістіктерсіз, техникасыз
медицинасыз елестете алмаймыз. Ал ендігі дамудың жоғарғы, шырқау шегі ол
нанотехнология, өте-өте кіші көлемдегі және адамдар командасын орындауға
қабілетті жүйе[3].
Қазіргі техникалық прогресс бұрынғыдан тиімді, әрі жылдам, көлем жағынан
шағын машиналар жасауға бағытталған. Мұндай машиналардың соңғы шегін көлемі
молекулалардай деп санасақ болады. Машиналар ковалентті байланыспен
байланысқан атомдардан құралған, ол өте мықты, тез, әрі шағын, мұндай
машиналарды жасаумен және басқарумен молекулалық нанотехнология айналысуда.
Зерттеу тақырыбының мақсаты: нанотехнология аймағындағы физикалық
процестердің ерекшеліктерін зерттеу, сонымен қатар олардың адамзатқа
ықпалын және таяу болашақта қолданысқа енетініне көзді жеткізу болып
табылады.
Зерттеу нысаны -нанотехнология.
Зерттеу тақырыбының міндеттері:
- нанотехнология даму тарихын қарастыру;
- нанотехнология жайлы жан-жақты толық қамту;
Құрылымы: кіріспеден, екі бөлімнен, қорытындыдан, пайдаланылған
әдебиеттер тізімінен тұрады.

1. Нанотехнологияның даму тарихы және оның жетістіктері

1.1. Зондылы сканерлеуші микроскоп (ЗСМ)

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[4].
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[5].
Нанотехнология – ықшамды машиналар, материалдар, әр түрлі құрылғылар мен
техникалық жүйе жасауға мүмкіншілік береді, олардың көлемдік фрагменті 1-
100 км болады. Нанос сөзі грек тілінен аударғанда жан деген мағына
береді. Бөлшектердің көлемі 100-10 км дейін кішірейтілгенде, оның
материалдық (механикалық, катализдік т.с.с.) қасиеттері өзгереді[6].
Қазіргі таңда наноғылым термині ғылымда атомдар мен молекулалар
деңгейінде қолданыста. Наноғылым нанотехнологияның алғашқы бастамасы,
негізгі деп қарастыруымызға болады, бірақ нанотехнологияның өнімін алып
оның жемісін көруге біраз уақыт керек тәрізді. Наноғылымның да мақсаты
дайын өнім алу болып табылады. Дәстүрлі технологиялардан нанотехнологияның
айырмашылығы мен ерекшегі дәлдігі, шығынды яғни ықшамдығы мен тәжірибесі
мен қателіктерінде[7].
Нанотехнологияның даму тарихы
Әуестену, еліктеу, қиялға берілу секілді адами қалыптардың бірте-бірте
ел сенгісіз жаңалықтарға бастайтыны әлмисақтан белгілі. 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. 1986жылы 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 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[8].
1905 жылы Швед ғалымы Альберт Эйнштейн өзінің ғылыми мақаласын жарыққа
шығарды, жарияланған мақалада қанттың молекуласы шамамен 1 нанометрге тең
екенін дәлелдеген еді.
1931 жылы Неміс физиктері Макс Кнолл және Эрнест Руско электронды
микроскоп жасады, микроскоп арқылы алғаш нанообъектілерді бақылауға
мүмкіндік алды.
1959 жылы Американдық физик Ричард Сейнман америкалық физиктер қоғамының
жылдың мәжілісінде алғаш нанотехнология жайында лекция оқыған болатын,
лекция Полко игрушек на полу комнату яғни бөлме еденіндегі тола
ойыншықтар деп аталған. Ол басты назарды физикалық электроникаға,
информатика мен машина өндірісдегі проблемаға қаратты. Бұл жұмысты көптеген
ғалымдар нанотехнологияның негізі деп санады, бірақ бұл лекцияның кей
бөлемдері физика заңдарына қарама-қайшы келді.
1968 жылы американдық Bell компаниясының ғылыми қызметкері Альфред Чо
және Джон Артур нанотехнологияның негізін теориялық тұрғыда жасап шықты.
1974 жылы жапондық физик Нре Танигучи Токиода өткен халықаралық өнім
өндірушілер конференциясында ғылымға нанотехнология терминін енгізді.
Танигучи бұл ұғымды дәлдікпен өңдеуде қолдануды ұсынды, бір микроннан кіші
емес механизмдерді атауды ұсынды, механикалық өнімдерден басқа
ультрадыбысты айтуға болатынын айтты.
1982 жылы неміс физиктері Герд Биннит пен Генрих Рорер нанометрлерді
зерттейтін жаңа арнайы микроскоп жасап шығарды. Ол микроскопқа ЗСМ (зондылы
сканерлеуші микроскоп) деген атау берді. Бұл елеулі жаңалық
нанотезнологияның дамуында үлкен роль арқарды, себебі бұл микроскоп
жәрдемінде алғаш жеке атомдарды зерттеуге мүмкіншілік алдық.
1985 жылы американдық физиктер Роберт Керл және Херальд Крото мен Ричард
Смэйли заттарды, диаметрлер мен бір нанометрді дәл өлшей алатын
нехнологияны, техниканы жасап шықты.
1986 жылы нанотехнология термині көпшілікке мәлім болды. Оның
мүмкіндіктері баршаны таңқалдырды. Американдық футуролог Эрк Дрекслер,
молекулалық нанотехнологияның пионері өз кітабын жарыққа шығарды, онда ол
болашақты болжады. Нанотехнологияның келешекте қарқынды дамитынын атап
айтып, нанометрлі молекуланы синтездеу арқылы үлкен молекуланы жасауға
болатынын, бірақ нанотехнологияның алдында тұрған мәселелермен техникалық
кедергілерді тоқтап өткен болатын.
1989 жылы IBM компаниясының қызметкері Джнольд Эйглер өз фирмасының атын
нанон атымдарынан жасатпақ болды.
1998 жылы голландиялық физик Сеез Деккер нанотехнология әдісімен
транзистор жасады.
1999 жылы американдық физиктер Джеймс Тур және Марк Рид жеке
молекулаларда молекулалық тізбек сияқты қасиет көрсететін анықтады.
2000 жылы АҚШ-та нанотехнология мемлекеттік қолдау тапты. АҚШ федералдық
бюджеттен 500 миллион доллар бөлінді.
2001 жылы Марк Ратнер нанотехнология тек 2001 жылы ғана адамзат өмірінің
бір бөлігіне айналды деп санады. Сол жылдары маңызды екі оқиға болып өтті:
ғылыми Science журналы нанотехнологияны – жыл жетістігі деп
бағалады[9].
Жетекші бизнес журналдардың бірі Forbes – жаңа көп мақсатты ойлар атты
мақалалар жариялады. Сонымен қатар нанотехнологияға жаңа өндірістік
революция деген анықтама берді. Германий мен цирконидің қос оксидінен жұқа
наноқұрылымды материалдан жасалған пленка алынды, ол технология Томск
қаласындағы Ресей мемлекеттік университетінде жасалды, химиялық жоғары,
термиялық тұрақты қасиеттерге ие, ол пленканың қалыңдығы 60-90 км және 20-
50 км құрайды. Алынған материалды түрлі затты қаптауға арналған[10].
Ізденіс жұмыстары Каразин атындағы Ұлттық университетінде де
жүргізілуде. Онда металл және құйме пленкаларын (1,5-100 км) вакумдағы
конденция, электрлі микроскоп (ЗСМ), электронография арқылы зерттелуде.
Онда Н.Т.Гладких; А.П.Крышталь; С.И.Богатыренко сынды топ мүшелері ізденіс
жүргізуде.
Атомдарды көруге, бар екенін білу үшім қымбат электронды микроскоп бар.
Мың рет естігеннен бір рет көрген абзал демекші, атомдарды қолмен ұстап
көру үшін яғни жанама пікірде зондылы сканерлеуші микроскоп бар. Зонд – бұл
микроскопиялық, өте сезімтал атомдарды сканерлейтін зат. Сонымен қатар зонд
атомдарды физикалық қозғалысқа келтіреді[11].
Алғаш зондылы сканерлеуші микроскопты 1982 жылы Г.Бинниган мен Г.Рорер
IBM компаниясының қызметкерлері жасап шыққан болатын. Бірақ ол микроскоп
өте сезімтал болмады. 1986 жылы тункельді сканерлеуші микроскоп (ТСМ)
жасағаны үшін Бикинг пен Рорер Нобель сыйлығының иегері атанды. Кейінрек
Күшті атомды микроскоп (КАМ) айналамызды, қоршаған ортаны тереңрек
зерттеуге мүмкіндік берді. Зондылы микроскоп қазіргі таңда рельектерді,
құрылымдық құрамын, атомдар мен молекулаларды араластыруға мүмкіндік
береді. Соңғы онжылдықта заңдылы микроскоп арқылы химия, физика және
биология ғылымдарының қолданыс аяғы кеңейді. IBM компаниясы неон атомдарын
никелдің монокристалымен қаптап компанияның атын яғни үш әрпін жасады,
әріпті жасау үшін неонның 35 атомы жұмсалды[12].

1.2. Нанобөлшектер

Қазіргі ғылым егер заттың өте бір кіші бөлшегін алсақ мүлде басқа қасиет
көрсететін дәлелдеді. 1-100 дейінгі бөлшектерді негізінен нанобөлшектер
деп атайды. Кейбір нанобөлшектер өте жақсы катализдік және адсорбциялы
қасиет көрсететді. Өзге материалдар керемет оптикалық қасиет көрсетеді,
мысалы органикалық заттардан күннен қуат алатын батарейкалар жасалған. Ол
батарейалар бірнеше есе арзан, механикалық тиімді. Жасанды нанобөлшектермен
табиғи объектілерді ба – ақуыздарға нуклейн қышқылдарына тағы басқаларға
қосады. Ұқыпты тазаланған нанобөлшектер өздігінен құрылым жасайды. Мұндай
құрылым нанобөлшектерді реттеп және өзге мүлде басқа жаңа қасиет
көрсетеді[13].
Нанотехнологияның алдында тұрған ең үлкен кедергі ол нанобөлшектерді
қалай бір-бірінен бөліп, тәртіппен молекулалық топтарға біріктіру болып
тұр. Бұл мәселемен химияның бір бөлімі – супрамолекулалық химия айналысады.
Ол жеке молекулаларды емес, молекулалардың әрекеттесуін, анықталған әдіспен
жаңа зат беретінді зерттейді[14].
Агломераттардың түзілу мәселесі. Темір кентасына марганецті қосып
күйдіріп кесектелген концентрат темір - марганец. Агломератты, ал
құрамындағы СаО мен МgO қосындылары SіO2 мен Al2O3 қосындысына бір-бірімен
тең болған шихтадан жасалған темір, кентасты агломерат не өзі ерігіш
агломерат делінеді. Сол сияқты бессемер және шаңды агломерат бар.
Агломераттың 95(-тен астамы қара металлургияда, түсті металлургияның
алюминий, никель, қорғасын, мыс өндірістерінде пайдаланылады.
Агломерат - мейлінше ірі де үшкір кесектерден (көлденеңі 30-2000 мм)
тұратын борпылдақ, босаң жанартаулық таужыныстар. Таужыныстардың түзілу
орнына орай агломераттар көмей агломераттары (жанартау көмейіне шоғырланған
кесектер) және қожды агломераттар (жанартау жапсарындағы қож тәрізді кеуек
кесектер) болып бөлінеді[15].
Нанобөлшектер бір-біріне жапсарласу арқылы агломерактар түзеді.
Нанобөлшектерді біз керамика, металлургия саласында пайдаланамыз, сондықтан
бұл мәсеклеі міндетті түрді шешімін табуымыз керек. Бұл мәселені шешудің
бір тәсілі суға ерімейтін дисперсантты заттарды пайдалану. Оны
нанобөлшектер қоршаған ортаға қосуға болады.
ІВМ корпорациясының зерттеушілері Цюрих политехникалық институтының
ғалымдарымен бірлесіп нанобөлшектер көмегімен жаңа – тиімді және өте нақты
– баспа технологиясын көрсетті. Бұл технология болашақ оптикалық чиптердің,
сондай-ақ наносымдардың ішкі жарық ағымының ауытқуы үшін нанометрлік
өлшемдегі биоқадағалар мен линзалар құруды жылдамдатады, ол перспективалық
компьютерлік микронобайлар үшін негіз болып тұрар еді[16].
Тиісті хабарлама Nature Nanotechnology журналының қыркүйектегі
шығарылымында жарияланған болатын. Бұл көп уәде беретін технология
биомедицинаны, электрониканы және АТ-технологияларды қоса алғанда қолдану
және салалардың мүлдем әртүрлі салалары үшін жаңа қуатты құралды ұсынуға
қабілетті - ол нанобөлшектер деп аталатын көбінесе бірегей сипаттарды
пайдалану әдістеріне мұқтаж, яғни 100 нанометрлерден кем емес өлшемдерімен
бөлшектер.
Осы уақытқа дейін микрообъектілерді даярлаудың барлық стандарттық
технологиялары барлығы бәсең қағидатта негізделген болатын, яғни мұндай
объектілер іс жүзінде оларды өте ірі фрагментерден кесіп алу арқылы
құрылды. Көрсетілген технологиялардан ерекшелігі басып шығару үдерісінде
мақсатты беттің нобайлы бейнесіне ендігі дайын нанобөлшектер салынады.
Мұндай технология әлдеқайда тиімді, бұдан басқа ол металдар, полимерлер,
жартылай өткізгіштер және тотықтар сияқты әркелкі материалдардың қиысуын
оңайлатады[17].
Алғаш рет әлемде зерттеушілер 60 нанометр диаметрі – шамамен адамзат
эритроцитінен 100 есе кем бөлшекті пайдаланды – және бір бөлшекке
рұқсатымен растрлық бейнені басып шығара алады, бұл перспективада қарапайым
сызықтан күрделі нобайға дейінгі диапазонда әртүрлі наноқалыптарды құруға
мүмкіндік береді. Осы рұқсатты дюймге нүктелер санын - анықтайтын
стандарттық көрсеткішіне ауыстырған кезде, белгілі бір салаға бояғыштың
қанша бөлек дақтары басылып шығуы мүмкін - дюймге 10000 нүкте мәні алынады,
офсеттік басып шығарудың қарапайым әдістер бүгінде дюймге едәуір 1500
нүктелер ауқымымен операциялайды[18].
Жаңа әдістің тиімділігі мен әмбебаптығын көрсету ретінде зерттеушілер
XVII ғасырда Роберт Флуддпен (Robert Fludd) әзірленген алтынның алхимиялық
нышанын – Күннің өте әйгілі бейнесін басып шығарды. Бұл бейненің әбден
тиісті жағдайы диаметрі әрбірі 60 нм жуық 20000 жекелеген алтын
нанобөлшектерден тұрады. Баспаның жаңа технологиясы бір бөлшегіне дейінгі
дәл әрбір бейне нүктесіне бояғыш жағуды қамтамасыз етті, бұл баспа ісінің
барлық тарихында ең кішкентай монохромдық иллюстрациясын құруға мүмкіндік
берді[19].
Фуллерендер аккумуляторлық батареяларды шығаруға қолданылуда. Оның өз
ағайындарынан айырмашылығы — сыйымдылығы бес есе көп, салмағы өте аз,
жоғары экологиялық сапасы мен санитарлық қауіпсіздігінде. Батареяның бұл
түрін жеке компьютерлер мен дыбыс аппараттарының қоректену көзіне
пайдаланады. Бірақ, оны жүзеге асыру оңай шаруа емес. Өйткені, америкалық
Carbon Nanotechnologies тәулігіне 0,5-1 кг ғана нанотүтікше жасап шығара
алады. Бұл ретте Жапония да белгілі бір мөлшерде табысқа жетті. Мұнда
жылына 400 кг фуллерен шығаратын тәжірибе зауыты салынуда. Сонымен бірге,
осы елде жылына 120 тонна нанотүтікше шығаратын зауытта іске қосылуда.
1991 жылы профессор Сумио Иидзима ұзын көміртекті цилиндр-нанотүтікшені
байқаған. Нанотүтікше диаметрі бірнеше нанометр, ал ұзындығы оншақты микрон
болаты милиондаған көміртегі атомынан тұратын молекула. Адамның шашының
қалыңдығынан 100 мың есе аз нанотүтікшелер сирек кездесетін ете берік
материал болып шықты. Олар болаттан 50-100 есе берік, әрі тығыздығы алты
есе аз. Нанотүтікшелерден косманавтар, өрт сөндірушілерге арналған ыңғайлы
киімдер тігу үшін, ете берік және жеңіл композиттік материал, микроскопқа
зонд жасауға болады. Олар өзінің салмағынан бірнеше тонна артық жүкке
шыдайды. Ғалымдар соңғы кезде нанотүтікшенің ішіне басқа дененің атомдарын
енгізіп, олардың қасиеттерін (тіпті изоляторды өткізгішке) өзгертуге
болатындығын тәжірибе жүзінде дәлелдеді. Микроприборларда оларды сым
ретінде қолданса, таңқалатыны, бойымен тоқ жүргенде жылу бөлінбейді.
Нанотүтікшелер газды (әсіресе сутегі) сақтауға қауіпсіз материал.
Автомобилдерге жанғыш элемент ретінде сутегіні пайдаланса, ол бензинге
қарағанда экологиялық таза элемент, алайда сутегі мелшері үлкен баллонды
қажет етеді. Ал машиналарға ауыр баллондарды салу олардың жылдамдығын
азайтатын еді. Мүмкін болашақта автомобилдерге сутегімен толған қолданатын
шығар[20].
Нанотехнология жетістігінің мысалы ретінде IBM фирмасының
лабораториясында алғаш Били мен Рорер жасаған сканерлейтін тунелді
микроскопты (СТМ) айтуға болады. Бұл микроскоптың көмегімен алғаш алтын,
сосын кремний бетінің атом деңгейіндегі суретін алған. Сканерлейтін тунелді
микроскоптің жұмыс органы тоқ еткізетін металдық ине тәрізді -зонд. Зонд
зерттелетін үлгі бетіне ете жақын ара қашықтықта(Н"0,5 нм) қойылады,
нәтижесінде зонд пен үлгі арасында беттің күйіне байланысты езгеріп
отыратын тунелдік тоқ пайда болады. Осылайша, тунелдік тоқтың өзгеру
шамасын өлшей отырып немесе керісінше оны тұрақты етіп (зондтың төмен
жоғары қозғалта отырып) беттің сканерлеп, компьютерде оның суретін алуға
болады. Бұл әдіс тек атомдық құрылымдарды зертеумен шектелмей, денелердің
физикалық қаситеттерін зерттеуге мүмкіндік береді. Тіпті қазіргі
сканерлейтін тунелді микроскопты жеке атомдарды алып, оларды жаңа орынға
тасуға, атомдық жинақ жасауға мүмкіндік береді.

1.3. Жаңа жетістіктері

Қазіргі таңда нанометериалдар сақтандырғыш пленкалар, спорттық құралдар,
транзисторлар, жарық өткізгіш диодтар, жылу элементтерінде, азық-түлік
өндірісі мен медицинада, дәрі-дәрмек жасауда, бояғыш заттар мен киім, опа-
далап өндіруде қолданалады. 2002 жылы David Cup кубогінде алғаш
нанотехнология жолымен жасалған допты пайдаланды. 2007 жылы Новосибирск
қаласында таронболиттік дәрі өндіріле бастады. Оныңбағасы бұрынғыдан
әлденеше есе арзан болады.
Өндірушілер осы бастан-ақ наноқұрылымдарға тапсырыстар қабылдауда.
Мәселен АҚШ әскери бөлімі Friction Free Technologies компаниясына келешекте
әскери формасына тапсырыс берді. Компания нанотехнология әдісімен шұлық
шығару керек, оның кереметтілігі ол өзінен тері шығарып, сонымен бірге
аяқты жылы ұстап, шұлық құрғақ қалпында сақталу керек.
Жаңа Intel процессоры. 2007 жылдың 19-маусымынан бастап Intel компаниясы
қарапайым нолядерлі процессорлар шығаруда, оның құрылымдық құрамындағы
элементтер 45 км.көлемді алады. Келешекте компания құрылымдық жағынан
элементтерді 5 км жеткізуді жоспарлап отыр. Intel еі басты бәсекелесі АМD,
2008 жылдың екінші жартысында 45 км тех.процессті процессор шығаруға қол
жеткізді.
2005 жылдың 9-ақпанында Бостон университетінің лабораториясында антенн-
асцилятор алынды, оның көлемі 1 мкм, ол 5 млиллиард атомнан құралған,
тазалығы 1,49 гигагерц. Ол үлкен көлемді ақпараттар алуға мүмкіндік береді.
Наноаккумулятор. 2005 жылдың басында Altair Nanotechnologies (АҚШ)
жаңа инновациялық материал әзірлегенін мәлімдеді. Аккумулятор ерекше
электродтармен 10-15 минут арядта болады. Ал 2006 жылдан бастап компания
мұндай аккумуляторларды Индианадағы зауыттарында өндіруді қолға алып отыр.
ДНҚ-машиналары нанороботтарға жол ашады. ДНҚ молекуласының негізінде
периодты құрылым он жыл алдын пайда болған. Ғалымдар ендіні ДНҚ-
механикалық машиналар жасамақ. Наноробот жасаудағы алғашқы қадамды Нэда
Симэна жасап үлгерді. Оның басшылығында нанороботтың қолы ДНҚ молекуласының
негізінде жасалды.
Нанороботтағы алғашқы микросхема. Американдық ғалымдар IBM қызметкерлері
дүние жүзінде бірінші рет жартылай функционалды интегралды микросхема
жасады. Ол алдағы микросхемалардан 100 мың есе тазалықта жұмыс
атқарады[21].
Бір молекулалы транзистор. Транзистор көлемі 45 км. Жаңа транзистор
QuIET бір нанометр ұзындықта ғана. Мұндай жетістікке әлі қол жете қоймаған
еді.
2008 жылдан бастар көзге көрінбейтін дисплейлер пайда болды.
Көрінбейтін электроника жасау бұрыннан келе жатқан арман болатын, ал
бүгінгі күні ол орындалды.
Адамзат қоғамынын ұзақ даму тарихында шаруашылықтың ұдайы алға басып,
жетілдірілуіне ғылым мен техниканың өркендеуі себепші болып келеді. XX
ғасырдың екінші жартысында ғылыми-техникалық үрдіс аса жедел қарқынмен
дамып, дүниежүзінің көптеген елдері мен шаруашылық салаларын қамтыды.
Ғалымдар ғылыми тeхникалық революция (FTP) деп атаған бұл құбылыс қысқа
уақыт аралығында қоғамның өндіргіш күштерін сапалық жағынан түбегешті
өзгерткен "секіріс" ретінде бағаланды. Ол адамзат тарихында ғылым мен
техника пайда болғаннан бері өндіргіш күштерді ұдайы жетілдіруге себепші
болған ғылыми-техникалық прогрестен айырмашылық жасайды. Сонымен ғылыми-
техникалық революция дегеніміз - белгілі бір уақыт аралығында дамудың жаңа
сатысына көтерілуге себепші болған сапалық өзгерістердің жедел қарқынмен
жүруі. Дүниежүзі аймақтары мен елдерінде FTP дамуы түрліше деңгейде өтуде.
Жоғары дамыған елдерде XX ғасырдың 80 - 90-жылдарынан бастап, ҒТР-дың
дәстүрлі үлгісінен басқа қазіргі заманғы тармағы дүниеге келді.
Дәстүрлі FTP өндіріс пен адамзаттың жаңа тауарларға, технологиялар мен
қызмет түрлеріне деген сұранысын қамтамасыз етеді. Жаңа үлгінің басты
мақсаты дәстүрлі FTP-дың адамның өмір сүру ортасы мен денсаулығына
тигізетін кері әсерінің орнын толтыру немесе жою болып табылады. Адам
өмірін қорғауға бағытталған бұл шаралар өте мол қаржыны қажет ететіндіктен,
таралу ауқымы бірнеше елдің аумағынан аспай отыр. Дүниежүзіндегі көптеген
елдерде ҒТР дәстүрлі сипат алған. Мешеу елдер экономикасына қатысты бұл
ұғым мүлде қолданылмайды да. Қазіргі кезде ҒТР-дың құрылымдық бөліктері
анықталып, негізгі белгілері талданған.
Медицина жағына келетін болсақ, хирургия бөлімі қызметкерлері Москва
қаласының Н.Н.Блохин атындағы РҰОО мен Барнаул қаласының АКОЦ мен РМҒА
бірлескен қызметіне зор үміт артады. Осы орталықтармен жасалған келісімшарт
шеңберінде онкологияның өзекті мәселелері бойынша, ғылыми жұмыстардың
орындалуы жөнінде диспансер қызметкерлері маманданудан өту жоспарланып,
бүгінгі күні сәтті жұмыс жүргізуде[22].
Нагасаки университеті ғалымдарының көмегімен радиоиндуцирленген қалқанша
без обырының молекулярлы-биологиялық ерекшеліктері зерттелуде. БАҚ арқылы
өңір тұрғындары ортасында қатерлі ісікпен күрес мәселесі тақырыптарында
үгіт-насихат жұмыстарын үнемі жүргізіп отырады.
Қазір ғалымдар тұсауы жаңа кесілген 'нанотехнологияның үш негізгі
міндеттерін айқындап алды:
1. Осының көмегіне сүйене отырып, атомдарды өз қалауымызша тікелей
орналастыру жүзеге асырылады, яғни ерекше қасиеттерге ие болған материалдар
жасалады.
2. Көлемдері жекелеген молекулаларға немесе атомдарға тең белсенді
элементтері бар электрондық схемалардың өндірісін ұйымдастыру көзделіп
отыр.
3. 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 жасауы мүмкін. 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 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.