Нанотехнология медиицна мен физикада
Жоспары:
Кіріспе. нанотехнология ұғымы.
Негізгі бөлім:
І. Нанотехнологияның даму тарихы және оның жетістіктері:
1.1.Мәнерлеп туннелдеуші микроскоп (МТМ)
1.2.Нанобөлшектер
1.3. Физика және нанотехнология
1.4. Жаңа жетістіктері
1.5. Нанотехнология медицинада
Зерттеу бөлімі:
ІІ. Даму мен болашақтағы мәселелері туралы толық ақпарат жинақтау
2.1. Ғарышты игеру. Ақпараттық және әскери технологиялар.
2.2. Нанотехнологияның Қазақстанда дамуы
2.3. Шет елдерде нанотехнологияның дамуы
2.4. Сауалнама
ІІІ. Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Кіріспе. нанотехнология ұғымы.
Негізгі бөлім:
І. Нанотехнологияның даму тарихы және оның жетістіктері:
1.1.Мәнерлеп туннелдеуші микроскоп (МТМ)
1.2.Нанобөлшектер
1.3. Физика және нанотехнология
1.4. Жаңа жетістіктері
1.5. Нанотехнология медицинада
Зерттеу бөлімі:
ІІ. Даму мен болашақтағы мәселелері туралы толық ақпарат жинақтау
2.1. Ғарышты игеру. Ақпараттық және әскери технологиялар.
2.2. Нанотехнологияның Қазақстанда дамуы
2.3. Шет елдерде нанотехнологияның дамуы
2.4. Сауалнама
ІІІ. Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Кіріспе
«Бұл жаңа бағыт, бұл қарқынды дамушы сала. Сондықтан, біз де осы мәселемен айналысудамыз. Бүгінде зертханалар бізде – Алматыдағы әл-Фараби атындағы ұлттық университетте, Физика-техникалық университетінде, Шығыс Қазақстанда бар. Осы үш зертхана нанотехнология бағытындағы жұмыстармен айналысатын болады»
Н.Назарбаев
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. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=10-9 метр). Нанотехнология осындай ауқымды өлшемдермен айналысады.
Нанотехнологиялар дегеніміз не? Аңыз ба әлде ақиқат па? Кейбір деректер бойынша, қазірдің өзінде олардың көмегімен нысандарды көзге көрінбейтін етуге болатын материал ойлап табылған көрінеді. 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. 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.
«Нанотехнология» деген сөзді қарапайым қазақ тілімен түсіндірер болсақ, «ергежейлі технология» деген сөзді білдіреді. Бұл арада «нано» сөзінің өзі «мыңнан бір бөлшегі» дегенді білдіретіні негізге алынады. Қысқасы, кез келген материяның мыңнан бір бөлшегі бастапқы шыққан тегіне мүлде ұқсамайтын физикалық қасиетке ие болады. Мінеки, осынау заң арқылы, яғни материяның бір күйден екінші күйге ауысқандығы өзгерістер заңы арқылы өмірге жаңа технология еніп жатыр. Қазіргі «сандық технологиямен жұмыс істейтін бүкіл электрондық дүниелер» – сол нанотехнологияның жемісі. Бұған нақты мысал – байланыс саласындағы оптика талшықты жүйе. Яғни ешқандай сымсыз-ақ хабарды бір нүктеден екінші нүктеге ауа ағынындағы талшықтар қасиетін өз еркімізге бағындыру арқылы оп-оңай жеткізетін болдық. Менделеев кестесіндегі көптеген элементтер нанотехнология арқылы өзгеріске ұшырап, келесі бір мүлде өзге қасиетке ие болатындығы мінеки, осылайша анықталды. Қысқасы, нанотехнология адамзат өміріндегі ең төңкерісті жаңалықтардың бірі болды десек, артық айтқандық емес. Ал оның бүгінгісінен болашағы әлдеқайда «жемісті».
«Нанотехнология» жаңадан дамып келе жатқан сала екендігі белгілі. Алайда нанотехнология нәтижелері әскери әуе және космонавтика саласында көптен бері қолданылып келеді. Бірақ құпиялық жағдайға байланысты көпшілікке белгісіз болып келді. Соңғы кездерде алынған нанотехнология нәтижелерін өндірісте (медицина, электроника, ауыл шаруашылығы, машина құрастыру т.б.) көптеп қолдану мүмкіндігінің ашылуына байланысты алдыңғы қатарлы дамыған елдерде көптеген зерттеулер жүргізілуде және сол зерттеулерге байланысты қолданылатын техникалар жасалынуда..
Мемлекет басшысы Н.Назарбаевтың жетекші он жоғары оқу орнында инженерлік зертхана құру тапсырмасына байланысты алынған электронды микроскоптар, спектрометрлер т.б. құралдар нанотехнология элементтерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Ал зерттеулер жүргізу оңай шаруа емес. Себебі нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика т.б. мамандардың бірлесе отырып жұмыс істеуін қажет етеді. Сондай-ақ, мамандар техникамен жұмыс істей білуі керек. Ол үшін әрине тәжірибе қажет. Ал «Болашақ» бағдарламасының ғылыми тағылымдамадан өту бастамасы мамандарымыздың біліктілігін арттыруға мүмкіндік жасайтыны сөзсіз.
«Бұл жаңа бағыт, бұл қарқынды дамушы сала. Сондықтан, біз де осы мәселемен айналысудамыз. Бүгінде зертханалар бізде – Алматыдағы әл-Фараби атындағы ұлттық университетте, Физика-техникалық университетінде, Шығыс Қазақстанда бар. Осы үш зертхана нанотехнология бағытындағы жұмыстармен айналысатын болады»
Н.Назарбаев
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. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=10-9 метр). Нанотехнология осындай ауқымды өлшемдермен айналысады.
Нанотехнологиялар дегеніміз не? Аңыз ба әлде ақиқат па? Кейбір деректер бойынша, қазірдің өзінде олардың көмегімен нысандарды көзге көрінбейтін етуге болатын материал ойлап табылған көрінеді. 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. 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.
«Нанотехнология» деген сөзді қарапайым қазақ тілімен түсіндірер болсақ, «ергежейлі технология» деген сөзді білдіреді. Бұл арада «нано» сөзінің өзі «мыңнан бір бөлшегі» дегенді білдіретіні негізге алынады. Қысқасы, кез келген материяның мыңнан бір бөлшегі бастапқы шыққан тегіне мүлде ұқсамайтын физикалық қасиетке ие болады. Мінеки, осынау заң арқылы, яғни материяның бір күйден екінші күйге ауысқандығы өзгерістер заңы арқылы өмірге жаңа технология еніп жатыр. Қазіргі «сандық технологиямен жұмыс істейтін бүкіл электрондық дүниелер» – сол нанотехнологияның жемісі. Бұған нақты мысал – байланыс саласындағы оптика талшықты жүйе. Яғни ешқандай сымсыз-ақ хабарды бір нүктеден екінші нүктеге ауа ағынындағы талшықтар қасиетін өз еркімізге бағындыру арқылы оп-оңай жеткізетін болдық. Менделеев кестесіндегі көптеген элементтер нанотехнология арқылы өзгеріске ұшырап, келесі бір мүлде өзге қасиетке ие болатындығы мінеки, осылайша анықталды. Қысқасы, нанотехнология адамзат өміріндегі ең төңкерісті жаңалықтардың бірі болды десек, артық айтқандық емес. Ал оның бүгінгісінен болашағы әлдеқайда «жемісті».
«Нанотехнология» жаңадан дамып келе жатқан сала екендігі белгілі. Алайда нанотехнология нәтижелері әскери әуе және космонавтика саласында көптен бері қолданылып келеді. Бірақ құпиялық жағдайға байланысты көпшілікке белгісіз болып келді. Соңғы кездерде алынған нанотехнология нәтижелерін өндірісте (медицина, электроника, ауыл шаруашылығы, машина құрастыру т.б.) көптеп қолдану мүмкіндігінің ашылуына байланысты алдыңғы қатарлы дамыған елдерде көптеген зерттеулер жүргізілуде және сол зерттеулерге байланысты қолданылатын техникалар жасалынуда..
Мемлекет басшысы Н.Назарбаевтың жетекші он жоғары оқу орнында инженерлік зертхана құру тапсырмасына байланысты алынған электронды микроскоптар, спектрометрлер т.б. құралдар нанотехнология элементтерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Ал зерттеулер жүргізу оңай шаруа емес. Себебі нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика т.б. мамандардың бірлесе отырып жұмыс істеуін қажет етеді. Сондай-ақ, мамандар техникамен жұмыс істей білуі керек. Ол үшін әрине тәжірибе қажет. Ал «Болашақ» бағдарламасының ғылыми тағылымдамадан өту бастамасы мамандарымыздың біліктілігін арттыруға мүмкіндік жасайтыны сөзсіз.
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:
1. . Ю. Д. Семчиков. «Дендримеры – новый класс полимеров». Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 12, стр. 45-51.
2. «Магия микрочипов». «В мире науки», ноябрь, 2002, стр. 6-15.
3. Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров. Под ред. И. В. Яминского. М., «Научныймир», 1997.
4. Robert C.W. Ettinger, The Prospect of Immortality, Doubleday, NY, 1964. Русский перевод: Роберт Эттингер. Перспективы бессмертия. М., «Научный мир», 2003
5. Жан-Мари Лен. «Супрамолекулярная химия: концепции и перспективы». Новосибирск, «Наука» , 1998 г.
6. «Квантовые вычисления: за и против» (сборник). Ижевск, 1999.
7. C.Б. Нестеров. Нанотехнология. Современное состояние и перспективы. «Новые информационные техноло-гии». Тезисы докладов XII Международной студенческой школы-семинара-М.: МГИЭМ, 2004, 421 с., с.21-22.
8. И.В. Артюхов, В.Н. Кеменов, С.Б. Нестеров. Нанотехнологии, биология и медицина. Материалы 9-й на-учно-технической конференции «Вакуумная наука и техника»-М.: МИЭМ, 2002, с. 248-253
9. Интернет мәліметтері.
1. . Ю. Д. Семчиков. «Дендримеры – новый класс полимеров». Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 12, стр. 45-51.
2. «Магия микрочипов». «В мире науки», ноябрь, 2002, стр. 6-15.
3. Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров. Под ред. И. В. Яминского. М., «Научныймир», 1997.
4. Robert C.W. Ettinger, The Prospect of Immortality, Doubleday, NY, 1964. Русский перевод: Роберт Эттингер. Перспективы бессмертия. М., «Научный мир», 2003
5. Жан-Мари Лен. «Супрамолекулярная химия: концепции и перспективы». Новосибирск, «Наука» , 1998 г.
6. «Квантовые вычисления: за и против» (сборник). Ижевск, 1999.
7. C.Б. Нестеров. Нанотехнология. Современное состояние и перспективы. «Новые информационные техноло-гии». Тезисы докладов XII Международной студенческой школы-семинара-М.: МГИЭМ, 2004, 421 с., с.21-22.
8. И.В. Артюхов, В.Н. Кеменов, С.Б. Нестеров. Нанотехнологии, биология и медицина. Материалы 9-й на-учно-технической конференции «Вакуумная наука и техника»-М.: МИЭМ, 2002, с. 248-253
9. Интернет мәліметтері.
Нанотехнология физика мен медицинада
Маңғыстау облыстық медицина колледжі
Ғылыми-практикалық конференция материалы
Нанотехнология медицинада
Мақсаты:
ХХІ ғасырдың ең ғажайып технологиясы болып табылатын нанотехнологияның өзектілігін айқындап, физикадағы болашақ жобалар мен Қазақстандағы нанотехнологияялық зертханалардың жұмысын тереңірек қарастыру. Нанотехнологияның медицина саласында қолданылуының болашағы зор екендігіне көз жеткізу.
Нанотехнологияның медицинадағы ролін анықтау.
Бағыты: нанотехнологияның медицина саласында қолдану аясын кеңейту.
Зерттеу әдістері:
1. Ғылыми деректермен жұмыс.
2. Ғаламтордан мәліметтер жинақтап сұрыптау, аудару.
3. Сауалнама жүргізу.
Ғылыми жетекшісі:
Маңғыстау облыстық медицина колледжінің Физика және астрономия пәнінің оқытушысы Берсиева М.Е.
Жоспары:
Кіріспе- нанотехнология ұғымы.
Негізгі бөлім:
І. Нанотехнологияның даму тарихы және оның жетістіктері:
1.1.Мәнерлеп туннелдеуші микроскоп (МТМ)
1.2.Нанобөлшектер
1.3. Физика және нанотехнология
1.4. Жаңа жетістіктері
1.5. Нанотехнология медицинада
Зерттеу бөлімі:
ІІ. Даму мен болашақтағы мәселелері туралы толық ақпарат жинақтау
2.1. Ғарышты игеру. Ақпараттық және әскери технологиялар.
2.2. Нанотехнологияның Қазақстанда дамуы
2.3. Шет елдерде нанотехнологияның дамуы
2.4. Сауалнама
ІІІ. Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Кіріспе
Бұл жаңа бағыт, бұл қарқынды дамушы сала. Сондықтан, біз де осы мәселемен айналысудамыз. Бүгінде зертханалар бізде - Алматыдағы әл-Фараби атындағы ұлттық университетте, Физика-техникалық университетінде, Шығыс Қазақстанда бар. Осы үш зертхана нанотехнология бағытындағы жұмыстармен айналысатын болады
Н.Назарбаев
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. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=10-9 метр). Нанотехнология осындай ауқымды өлшемдермен айналысады.
Нанотехнологиялар дегеніміз не? Аңыз ба әлде ақиқат па? Кейбір деректер бойынша, қазірдің өзінде олардың көмегімен нысандарды көзге көрінбейтін етуге болатын материал ойлап табылған көрінеді. 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. 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.
Нанотехнология деген сөзді қарапайым қазақ тілімен түсіндірер болсақ, ергежейлі технология деген сөзді білдіреді. Бұл арада нано сөзінің өзі мыңнан бір бөлшегі дегенді білдіретіні негізге алынады. Қысқасы, кез келген материяның мыңнан бір бөлшегі бастапқы шыққан тегіне мүлде ұқсамайтын физикалық қасиетке ие болады. Мінеки, осынау заң арқылы, яғни материяның бір күйден екінші күйге ауысқандығы өзгерістер заңы арқылы өмірге жаңа технология еніп жатыр. Қазіргі сандық технологиямен жұмыс істейтін бүкіл электрондық дүниелер - сол нанотехнологияның жемісі. Бұған нақты мысал - байланыс саласындағы оптика талшықты жүйе. Яғни ешқандай сымсыз-ақ хабарды бір нүктеден екінші нүктеге ауа ағынындағы талшықтар қасиетін өз еркімізге бағындыру арқылы оп-оңай жеткізетін болдық. Менделеев кестесіндегі көптеген элементтер нанотехнология арқылы өзгеріске ұшырап, келесі бір мүлде өзге қасиетке ие болатындығы мінеки, осылайша анықталды. Қысқасы, нанотехнология адамзат өміріндегі ең төңкерісті жаңалықтардың бірі болды десек, артық айтқандық емес. Ал оның бүгінгісінен болашағы әлдеқайда жемісті.
Нанотехнология жаңадан дамып келе жатқан сала екендігі белгілі. Алайда нанотехнология нәтижелері әскери әуе және космонавтика саласында көптен бері қолданылып келеді. Бірақ құпиялық жағдайға байланысты көпшілікке белгісіз болып келді. Соңғы кездерде алынған нанотехнология нәтижелерін өндірісте (медицина, электроника, ауыл шаруашылығы, машина құрастыру т.б.) көптеп қолдану мүмкіндігінің ашылуына байланысты алдыңғы қатарлы дамыған елдерде көптеген зерттеулер жүргізілуде және сол зерттеулерге байланысты қолданылатын техникалар жасалынуда..
Мемлекет басшысы Н.Назарбаевтың жетекші он жоғары оқу орнында инженерлік зертхана құру тапсырмасына байланысты алынған электронды микроскоптар, спектрометрлер т.б. құралдар нанотехнология элементтерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Ал зерттеулер жүргізу оңай шаруа емес. Себебі нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика т.б. мамандардың бірлесе отырып жұмыс істеуін қажет етеді. Сондай-ақ, мамандар техникамен жұмыс істей білуі керек. Ол үшін әрине тәжірибе қажет. Ал Болашақ бағдарламасының ғылыми тағылымдамадан өту бастамасы мамандарымыздың біліктілігін арттыруға мүмкіндік жасайтыны сөзсіз.
1.1.Мәнерлеп туннелдеуші микроскоп (МТМ)
1981 жылы ІВМ корпорациясының швейцариялық филиалындағы екі инженер -Герд Бинниг пен Гейнрих Рорер мәнерлеп туннельдеуші микроскоп ойлап тапты. 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.
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.
1.2.Нанобөлшектер
Қазіргі кезгедгі ғылымның жетістіктері егер заттың өте ұсақ бөлігін қарастырсақ оның жаңа қасиеттері байқалатынын анықтаған. Өлшемі 1 нм-ден 100 нм-ге дейінгі бөлшектерді нанобөлшектер деп атайды. Кейбір нанобөлшектердің каталитикалық және адсорбциялық қасиеттері байқалды. Кейбір материалдар ғажайып оптикалық қасиетерге ие болады, мысалы, аса жұқа органикалық қабықшаларды Күн батареясын өндіруде қолдануға болады. Мұндай батареялар төменгі кванттық тиімділікке ие болғанмен, арзан және иілгіш. Жасанды нанобөлшектердің табиғи наноөлшемдегі объектілермен - ақуыздар, нуклеинды қышқылдар, амин қышқылдары, нейропептидтер - өзара әсерлесуі жүзеге асырылуда. Өте мұқият тазартылған нанобөлшектер белгілі бір құрылымға өз бетімен түзілу мүмкіндігі бар. Мұндай құрылымда қатаң реттелген нанобөлшектер болады және олардың ерекше қасиеттері көрінеді.
Нанообъектілер негізгі 3 класқа жатады: үшөлшемді бөлшектер (өткізгіштер жарылысынан, плазмалық синтезден, жұқа қабықшалардың қайта түзілуінен және т.б.), екіөлшемді объектілер (молекулалық ыдырату, ионды ыдырату әдісі арқылы алынған жұқа қабықшалар және т.б.), бірөлшемді объектілер. Сонымен қатар органикалық нанобөлшектер де кездеседі.
1.3. Физика және нанотехнология
Қазіргі таңда нанотехнология жайлы ғалымдар нанотехнология индустриядағы ең төңкерісті сала болады.
Жер бетінде бар, Менделеевтің кестесіне енген химиялық элементтердің барлығы атомдар мен молекулалардан тұрады. Бұлардың мейлінше шағын болатындығы сондай, қарапайым микроскоптармен көру мүмкін емес. Сондықтан да күні кешеге дейін осы саланы зерттейтін лабораторияларда арнайы жасалған ең үлкейткіш микроскоптар пайдаланылды. Ал қазір олардың орнын электронды микроскоптар алмастырған.
Нанотехнологияның бірден-бір артықшылығы - наноқұрылғылар наноөлшемдегі энергияны қажет етеді. Осы жерде күн энергиясы - нағыз керектің өзі. Өйткені ол атом энергиясы сияқты өте күшті емес, наноқұрылғылар үшін қажетті энергияның қайнар көзі. Егер күн энергиясын алуды дұрыс дамыта білсе, Қазақстанның электр қуатына деген барлық қажеттілігін өтеуге болады. Мінеки, бүгінгі күннің өзінде тек қана электронды микроскоптар арқылы көруге болатын осынау атомдар мен молекулаларды енді мың есе кішірейткенде алынатын өнім қандай болатынын ойша көзге елестете беріңіз. Бірақ бір таң- ғаларлығы мың есе кішірейген жаңа атомдар мен молекулалар өздерінің шыққан тегінен мүлде өзгеше қасиетке ие болады. Айталық, жер бетінде кездесетін уран өзінің ілеспелерінен тазартылады да бейбіт мақсатта қолданылатын энергияны алу үшін одан уран түймелерінің құрастырмасы жасалады. Мінеки, АЭС реакторларында пайдаланылатын ядролық отын дегеніміз - осы. Мұның өзінен реакторларда бар болғаны 1,5-3 пайызы ғана жанып, энергия береді. Қалғанын пайдаға асыруға бүгінгі ғылымның қолы әлі жеткен жоқ. Ал осы ураннан атом бомбасын жасау үшін оны әлі де тазартып, ақыр аяғында плутони деп аталатын химиялық элемент алынады. Сонда ойлап қараңыз, ураннан атом бомбасын жасайтын элемент алғанға дейінгі жұмыс тізбегі қаншалықты ауқымды?! Егер осы плутонидың өзін мың есе кішірейте алсақ, одан не шығуы мүмкін? Мың есе кішірейген бұл жаңа өнімнің физикалық қасиеті қандай мәнге, мазмұнға ие болады? Жаңа элементтен не аламыз? Мәселен, мұнайды синтездеу арқылы мономерлер мен сорбенттер алатын болдық. Бүгінгі өміріміздегі синтетикалық дүниелердің бәрі - осы аталған мұнайдың бергендерінің сыйы. Синтетикалық талшықтардан жасалған бұйымдар өміріміздің барлық буынына дендеп енді. Тіпті ғарышкерлердің киімі де синтетикалық талшықтан жасалған. Нанотехнологияның бір саласы осындай игілікті өнімдер берері ақиқат.
Нанотехнология дегенiмiз -- атом. Мәселен, сiздiң көлiгiңiздiң терезесi шаң болады. Ал, нанотехнология әдiсiмен терезе жасауға болады, оған еш шаң жұқпайды. Яғни, атомдарды бiр-бiрiмен жақындастырып орналастырғанда, олардың арасына шаңның да, судың да молекуласы кiре алмайды. Ұшақ жасау үшiн оған темiр, титанды қоспайды, нанотехнологиямен алынған көмiртектi заттарды пайдаланады, ұшақтың салмағы жеңiл болады, әуеде радар ұстамайды, жоғары қысымда жойылып кетпейдi. Медицинада жаңа дәрiлiк заттарды нанотехнология әдiсiмен алсақ, ол тек ауырған жерiңiздi ғана емдейдi. Мәселен, басыңыз ауырса аспирин iшесiз. Оның 50 пайызы ауырғаныңызды басады, ал, 50 пайызы бауырыңызға терiс әсер етедi. Антибиотиктер де солай. Ал нанотехнологиямен барған зат контейнердiң iшiнде болады. Ол ағзаға енiп қан-тамырлар арқылы керектi жердi өзi тауып алып ауырған клеткаларды ғана емдейдi. Басқа дене мүшелерiне ешқандай зияны тимейдi.
1.4. Жаңа жетістіктері Икемді мөлдір электроника
Біз жалпы мөлдір электроника дәуірі міне-міне келіп қалды деп жиі жазып та, оқырмандарда үміт отын тұтандырып та жүрміз. Біз оның технологиядан алшақ, көптеген эксперименттер түріндегі алғашқы қадамдарын және қалыптасуын көрдік.
Ұлғайту әйнектері
Микроскопия заманауи ғылыми зерттеулердің ажырамас бөлігі болып отыр. Ол табиғатты экспериментальды түрде тануда нағыз төңкеріс жасады, әсіресе, бұл биология және медицина сынды салаларға қатысты
Өзі зарядталатын электроника
Американдық ғалымдар түрлі табиғаттағы (дауыс толқындары қозғалыс кезіндегі тітіркеністер) тітіркеніс энергияларын жинау үшін және оны электр энергиясына айналдыру үшін, мұнда айналдыру тиімділігі 2-3 есеге өседі, нанокөлемді пьезоэлектриктерді пайдалану мүмкін екендігін көрсетті. Бұл өнертабыс жасыл электрде жұмыс істейтін өзі зарядталатын мобильді құрылғыларды жасауға мүмкіндік береді .
Зарядтауды қажет етпейтін мобильді телефонды ой елегіне алыңыз. Мұндай ғажап техника адам шашының талшығынан мың есе жұқа пьезоэлектрикалық кристалдармен жиналатын дауыс толқындарынан жұмыс істейді. Мұндай құрылғы зертемесі Хьюстон және Техас университеттері ғалымдарының теоретикалық жұмыстарының нәтижесінде мүмкін болып отыр. Бұл жұмыс нәтижесі Physical Review B журналында жарияланған. Нанодеңгейде пьезоэлектриктердің қасиеті айтарлықтай өзгере алады екен және жаңа қызық ерекшеліктерге ие болады. Атап айтар болсақ, наноәлем жағдайында кейбір пьезоэлектрик типтерінің электр тогын өндіру тиімділігі біршама артады: белгілі бір нанометрлік қалыңдықтарда пьезоэлектриктік материалдардың электрөндірімпаздылығы макро- және микроскоптық пьезогенераторлармен салыстырғанда 2-3 есе артық болады.
Сурет 1. Тіке пьезоэлектриктік әсер. Сол жағында -- механикалық кернеу жоқ, беткі қабатында электр заряды болмайды. Ортасында - кристалл кеңейеді, заряд пайда болады. Оң жағында - кристалл сығылады, заряд полярлығы өзгереді.
Энергияны жинайтын жұмыс істейтін құрылғыны жасау үшін пьезоэлектриктік нанокантилевердің жанына аккумуляторлық батараеяны орналастыру жеткілікті. Міне сол кезде осындай энергияны жинайтын көптеген құрылғыларды өзі зарядталатын ұялы телефонға тігіп орнатуға болатын болады, және ол еш уақытта да өшпейді!
Қатты дискілер
2007 жылы Питер Грюнберг және Альберт Ферт физикада ті ашқаны үшін Нобель сыйлығына ие болды. Бұл ақпаратты қатты дискіге атомдық тығыздықта жазуға мүмкіндік береді.
Күн батареялары.
Қазақстан ғалымдары бұрын отандық шикiзаттан металлургиялық және жартылай өткiзгiш кремний алу технологиясы саласындағы қолданбалы ғылыми зерттеулер жүргiздi. Күн батареялары мен жартылай өткiзгiштердiң жұмыс тиiмдiлiгi тазалық деңгейiне қарай алынатын кремнийдiң төменгi сапасы жүргiзiлген ғылыми зерттеулердiң негiзгi проблемасы болып табылады.Күн сапалы кремнийдi алу үшiн металлургиялық кремний мен силан шикiзатын тазарту процесi саласында ғылыми зерттеулер жүргiзу болжанады.
Қазiргi уақытта ғылыми-техникалық прогрестiң басым бағыттарының бiрiне наноматериалдар мен нанотехнологиялар жатады. Материалдар мен жүйелерге қағидатты жаңа сапа бере отырып, нанотехнологиялар адамдардың тыныс-тiршiлiгiнiң барлық қазiргi бар салаларында (автомобиль жасау мен компьютерлiк техникадан бастап емделудiң жаңа қағидатты әдiстерiне дейiн) прогрестi қамтамасыз етедi, сондай-ақ жаңа салалардың пайда болуына күмәнсiз алып келедi.
Наноматериалдар және нанотүтіктер.
Наноматериалдар арасында нанобөлшектермен арқауланған жай полимерлерден тұратын арзан және берiк материалдар - нанокомпозиттер ерекше орын алады, қазiрдiң өзiнде оларды алудың өнеркәсiптiк технологиялары әзiрленуде. Нанокомпозиттер құрылыста, жабдық пен жићаз, тұрмыстық электр аспаптары және т.б. өндiрiсiнде қолданыс табады.
Көмiр сутектi нанотүтiктер (диаметрi бiрнеше нанометрлер болатын цилиндр құрылымдар) молекулярлық электрониканың негiзгi материалдарының бiрi болады, олардың эмиссиялық ерекшелiктерi мен өткiзгiштiгi ауқымды шектердi аса шағын көлденең мөлшерлермен және қоректендiрудiң төменгi кернеуiмен ерекшеленетiн жаңа сыныпты электрондық аспаптарды жасауға мүмкiндiк бередi. Бұдан өзге Cientifica 5 жыл iшiнде көп қабырғалы нанотүтiктердi пайдаланатын жылу элементтерiнiң пайызы 70-ке дейiн көтерiлетiнiн болжайды. Осы уақыт iшiнде нанотүтiктердi әзiрлеудiң құны азаятын болғандықтан, бұл нарығы отын ұяшықтарының жалпы арзандауына алып келедi.
Болжам бойынша көмiртектi нанотүтiктерiн жаппай өндiру АҚШ пен Жапониядан Қытай мен Кореяға ауысады, ал соңғылары нанотүтiктердiң барлық түрлерiнiң негiзгi жеткiзушiсi болады.
Электроникадан гөрi өнеркәсiптiң едәуiр көптеген салаларына қатысты болғандықтан, микроэлектроника мен интегралдық схемаларды пайдалануға қарағанда нанотехнологияларды дамыту қоғам өмiрiне неғұрлым күштi әсер етедi.
1.5. Нанотехнология медицинада
Нанотехнологияны медицина саласында да кеңінен пайдалануға болады. Қазіргі ғалымдардың пайымдауынша, нанотехнология өнімдері медицина саласына дендеп енген кезде адамзат барлық дерттен айығатын көрінеді. Әбден мүмкін. Өйткені қазірдің өзінде дүниежүзінің гемотология (қан қасиеттерін зерттеу) саласындағы ғалымдар қарыштап алға басқан сыңайлы. Мәселен, қазірдің өзінде бұл саладағы ізденістер қанның негізгі талшығы (стволовые клетки) адам ағзасындағы бүлінген дене мүшесінің зақымданған жерін байырғы қалпына келтіруге ішінара қол жеткізді. Тіпті мидың зақымданған жерін де осылай емдеп, сауықтыра бастады. Бейдауа дерт саналып жүрген қатерлі ісіктің біраз түрі ерте анықталған жағдайда беті қайтатын дәрежеге жетті. Көп ұзамай ол мүлде қатерсіз дертке айналуы мүмкін. Қазіргі таңда әлемнің медициналық ғылымы қол жеткізе алмай жүрген көптеген дертті емдеу енді 15-20 жылдың көлемінде түйінді мәселе болуын доғарады. Бұған нанотехнологияның биология, физиология, гемотология, фармакология саласындағы жаңалықтары қол жеткізеді. Қысқасы, осы салада еңбектеніп жүрген дүниежүзінің танымал ғалымдары адамзат үшін енді ем қонбайтын ауру болуы мүмкін емес дегенді айтады. Өйткені нанотехнология құпиясын молырақ ашқан кезде, адамзат үшін жер бетінде жұмбақ қалмайтындай жағдай болады.
Нанотехнология арқылы адамзаттың пішімін де, мінез-құлқын да, ниетін де мүлде өзгертуге әбден болады. Біздің мінез-құлқымыз бен көңіл күйімізді, соған байланысты ауруға шалдығумыз бен айығуымызды реттеуга болады. Өйткені мұның барлығын да адам миында жүректін кезекті химиялық реакциялар басқарады. Адам миында бір секунда үш миллионнан астам ақпарат тасымалданады. Әрбір ақпарат белгілі бір заряд туғызады. Әрбір заряд әртүрлі эмоция мен күйге сәйкес келеді. Мидағы нейрондардың ұштары синапстар деп аталады. Синапс бұлттары арқылы разрядтар таралады. Белгілі бір жағымды не жағымсыз ақпаратқа қатысты белгілі бір нейрондар тізбегі синапстар арқылы жалғасады және тұрақты байланыс түзеді. Көптеген жағдайларда аурудың туындауы эмоцияналдық негізде болады, сонымен қатар эмоцианалдық негізде дамып ушығады.
Мидың қабылданған ақпараттар легіне жауап беретін, химиялық реакциялар жүретін бөлігі гипоталамус деп аталады. Мұнда арнайы реакциялар нейропептидтердің пайда болуына әсер етеді.
Нейропептидтер - наноөлшемдегі адам ағзасындағы аса кіші бөлшектердің бірі. Олардың табиғатын зерттеу тек қана наноөлшемдерді бақылау арқылы жүзеге асырылады.
Нейропептидтер - жүйке жасушаларында синтезделетін,биологиялық белсенді қосылыстар. Олар зат алмасу үрдісіне қатысады, иммундық процестерге әсер етеді, есте сақтау, ұйқы т.б. механизмдерде маңызды роль атқарады. Нейропептидтер аминдер қышқылы қатарына жататын заттар немесе гормондар.
Нейропептидтер ағзаның барлық бөлігіне тарап жекелеген жасушаға жетеді. Әр жасушаның рецепторлық саңылаулы ұштары бар. Әр эмоцияға белгілі бір нейропептид және белгілі бір рецептор сәйкес келеді. Нейропептид өзіне сәйкес рецепторға есіктің кілті тәрізді еніп, адам белгілі бір анықталған күйге енеді.
Нейропептидтер ағзаға зиянды және пайдалы болады. Ағзаға зиянды нейропептидтер иммундық жүйенің бұзылуына әкеп соқтырады. Сондықтан кез келген аурудың алдын алу үшін ағзаның наноөлшемді бөлшектері - жасушаларды емдеуден бастаса, болашақтың медицинасы дұрыс жолға қойылар еді.
Нанотехнологиялық ізденіс - жоғарыда айтқанымыздай, әлемнің көптеген елдерінде, көптеген сала бойынша қолға алынған дүние. Есте сақтайтын бір тұс - бұл саладағы ғылыми ізденістердің кейбір нәтижесі оған қол жеткізгендерге адамзатты құртатын құрал беруі де мүмкін. Қазір біз құс тұмауы, шошқа тұмауы дейтіндердің әскери үстемдікке таласушы мемлекеттер тарапынан жасалған бактериялогиялық қарулардың құқайы болуы мүмкін дегенді айта бастадық. Ал егер мен нанотехнологияның бір саласы бойынша адамзатты түбірінен өзгерту мәселелері қарастырылып жатыр десем, бұл мүлде ойдан шығарылған дүние емес. Нанотехнология арқылы адамзаттың пішімін де, мінез-құлқын да, ниетін де мүлде өзгертуге әбден болады. Айталық, ергежейлілер немесе алыптар жасау нанотехнология жетілген кезде қиын іс болмай қалады. Сондай-ақ қаскөйлер мен мәңгүрттерді, адам-роботтарды нанотехнологтардың өмірге әкелуі әбден мүмкін. Қазірдің өзінде осы сала бойынша ой айтып жүрген батыстық бір топ ғалым егер нанотехнология осы қалпымен дами беретін болса, онда таяудағы жүз жылдың ішінде адамдардың бір шағын тобы рахат өмір сүруші, қалған қалың тобы солардың құлы болуға ризашылықпен еңбек ететін мәңгүрттерге айналуы әбден мүмкін деген үрейлі пікірді айтып жатыр. Назардан ешқашан да шығармайтын тұс - осы. Біз нанотехнологиялық зерттеулерге инвестиция бөлгенде тек сол арқылы баюды мақсат тұтумен шектелсек, қателесеміз. Сондықтан нанотехнология арқылы сырттан төнетін қатерге төтеп беретін өнімдер іздеу ісіне де немқұрайды қарай алмаймыз.
ІІ. Даму мен болашақтағы мәселелері туралы толық ақпарат жинақтау
2.1. Ғарышты игеру. Ақпараттық және әскери технологиялар.
Ғылым қарыштап алға басқан сайын өмiрiмiзге нанотехнология, биотехнология деген терминдер дендеп ене бастады. Олардың атқаратын қызметiне көз жiберсек ол бейне бiр фантастика секiлдi көрiнуi мүмкiн. Бiрақ, бұл жаңалық ертең бiзге де келедi. Нано грек тiлiнде ергежейлi деген мағына бередi. Егер ғылым тiлiмен суреттесек, бұл бiр метрдiң миллиардтан бiр бөлiгi деген сөз. Мысалы, нанороботты алайық, ол адам шашының бiр талынан мың есе жұқа. Сондай кiшкентай робот адамның денесiне жiберiледi. Ол ағзаның кез келген клеткасына барып, оның қызметiн өзгерте алады. Жалпы, бұл ғылым бiр салаға ғана қатысты емес. Ғалымдар оның ел экономикасының барлық салаларында, металлургиядан бастап денсаулық жүйесiнде де көрiнiс табатынын дәлелдеп отыр.
Жалпы нанотехнологияның экономикаға, медицина саласына берерi мол. Сондықтан оны болашақтың ғылымы деп санайды. Нанотехнологияны ең бiрiншi Американың ғалымдары ашқан екен. Лазерлiк қуаттағы атом көмiрқышқылдары бiр-бiрiмен қосылып, ерекше қабiлетi бар өзiндiк нанотүтiктер мен кiшкентай шарларды түзедi. Оны ғылыми тiлде фуллерен немесе капсул деуге болады. Олар табиғаттың агрессивтi факторларына өте төзiмдi келедi. Бұл салада әзiрге Америка көш бастап тұр. Дүниежүзi бойынша нанотехнология саласындағы зерттеулерге жылына 4 млрд. АҚШ доллары жұмсалады. 2015 жылы осы әдiс арқылы шығарылған тауарлар мен көрсетiлетiн қызмет ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Маңғыстау облыстық медицина колледжі
Ғылыми-практикалық конференция материалы
Нанотехнология медицинада
Мақсаты:
ХХІ ғасырдың ең ғажайып технологиясы болып табылатын нанотехнологияның өзектілігін айқындап, физикадағы болашақ жобалар мен Қазақстандағы нанотехнологияялық зертханалардың жұмысын тереңірек қарастыру. Нанотехнологияның медицина саласында қолданылуының болашағы зор екендігіне көз жеткізу.
Нанотехнологияның медицинадағы ролін анықтау.
Бағыты: нанотехнологияның медицина саласында қолдану аясын кеңейту.
Зерттеу әдістері:
1. Ғылыми деректермен жұмыс.
2. Ғаламтордан мәліметтер жинақтап сұрыптау, аудару.
3. Сауалнама жүргізу.
Ғылыми жетекшісі:
Маңғыстау облыстық медицина колледжінің Физика және астрономия пәнінің оқытушысы Берсиева М.Е.
Жоспары:
Кіріспе- нанотехнология ұғымы.
Негізгі бөлім:
І. Нанотехнологияның даму тарихы және оның жетістіктері:
1.1.Мәнерлеп туннелдеуші микроскоп (МТМ)
1.2.Нанобөлшектер
1.3. Физика және нанотехнология
1.4. Жаңа жетістіктері
1.5. Нанотехнология медицинада
Зерттеу бөлімі:
ІІ. Даму мен болашақтағы мәселелері туралы толық ақпарат жинақтау
2.1. Ғарышты игеру. Ақпараттық және әскери технологиялар.
2.2. Нанотехнологияның Қазақстанда дамуы
2.3. Шет елдерде нанотехнологияның дамуы
2.4. Сауалнама
ІІІ. Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Кіріспе
Бұл жаңа бағыт, бұл қарқынды дамушы сала. Сондықтан, біз де осы мәселемен айналысудамыз. Бүгінде зертханалар бізде - Алматыдағы әл-Фараби атындағы ұлттық университетте, Физика-техникалық университетінде, Шығыс Қазақстанда бар. Осы үш зертхана нанотехнология бағытындағы жұмыстармен айналысатын болады
Н.Назарбаев
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. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=10-9 метр). Нанотехнология осындай ауқымды өлшемдермен айналысады.
Нанотехнологиялар дегеніміз не? Аңыз ба әлде ақиқат па? Кейбір деректер бойынша, қазірдің өзінде олардың көмегімен нысандарды көзге көрінбейтін етуге болатын материал ойлап табылған көрінеді. 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. 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.
Нанотехнология деген сөзді қарапайым қазақ тілімен түсіндірер болсақ, ергежейлі технология деген сөзді білдіреді. Бұл арада нано сөзінің өзі мыңнан бір бөлшегі дегенді білдіретіні негізге алынады. Қысқасы, кез келген материяның мыңнан бір бөлшегі бастапқы шыққан тегіне мүлде ұқсамайтын физикалық қасиетке ие болады. Мінеки, осынау заң арқылы, яғни материяның бір күйден екінші күйге ауысқандығы өзгерістер заңы арқылы өмірге жаңа технология еніп жатыр. Қазіргі сандық технологиямен жұмыс істейтін бүкіл электрондық дүниелер - сол нанотехнологияның жемісі. Бұған нақты мысал - байланыс саласындағы оптика талшықты жүйе. Яғни ешқандай сымсыз-ақ хабарды бір нүктеден екінші нүктеге ауа ағынындағы талшықтар қасиетін өз еркімізге бағындыру арқылы оп-оңай жеткізетін болдық. Менделеев кестесіндегі көптеген элементтер нанотехнология арқылы өзгеріске ұшырап, келесі бір мүлде өзге қасиетке ие болатындығы мінеки, осылайша анықталды. Қысқасы, нанотехнология адамзат өміріндегі ең төңкерісті жаңалықтардың бірі болды десек, артық айтқандық емес. Ал оның бүгінгісінен болашағы әлдеқайда жемісті.
Нанотехнология жаңадан дамып келе жатқан сала екендігі белгілі. Алайда нанотехнология нәтижелері әскери әуе және космонавтика саласында көптен бері қолданылып келеді. Бірақ құпиялық жағдайға байланысты көпшілікке белгісіз болып келді. Соңғы кездерде алынған нанотехнология нәтижелерін өндірісте (медицина, электроника, ауыл шаруашылығы, машина құрастыру т.б.) көптеп қолдану мүмкіндігінің ашылуына байланысты алдыңғы қатарлы дамыған елдерде көптеген зерттеулер жүргізілуде және сол зерттеулерге байланысты қолданылатын техникалар жасалынуда..
Мемлекет басшысы Н.Назарбаевтың жетекші он жоғары оқу орнында инженерлік зертхана құру тапсырмасына байланысты алынған электронды микроскоптар, спектрометрлер т.б. құралдар нанотехнология элементтерін жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Ал зерттеулер жүргізу оңай шаруа емес. Себебі нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика т.б. мамандардың бірлесе отырып жұмыс істеуін қажет етеді. Сондай-ақ, мамандар техникамен жұмыс істей білуі керек. Ол үшін әрине тәжірибе қажет. Ал Болашақ бағдарламасының ғылыми тағылымдамадан өту бастамасы мамандарымыздың біліктілігін арттыруға мүмкіндік жасайтыны сөзсіз.
1.1.Мәнерлеп туннелдеуші микроскоп (МТМ)
1981 жылы ІВМ корпорациясының швейцариялық филиалындағы екі инженер -Герд Бинниг пен Гейнрих Рорер мәнерлеп туннельдеуші микроскоп ойлап тапты. 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.
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.
1.2.Нанобөлшектер
Қазіргі кезгедгі ғылымның жетістіктері егер заттың өте ұсақ бөлігін қарастырсақ оның жаңа қасиеттері байқалатынын анықтаған. Өлшемі 1 нм-ден 100 нм-ге дейінгі бөлшектерді нанобөлшектер деп атайды. Кейбір нанобөлшектердің каталитикалық және адсорбциялық қасиеттері байқалды. Кейбір материалдар ғажайып оптикалық қасиетерге ие болады, мысалы, аса жұқа органикалық қабықшаларды Күн батареясын өндіруде қолдануға болады. Мұндай батареялар төменгі кванттық тиімділікке ие болғанмен, арзан және иілгіш. Жасанды нанобөлшектердің табиғи наноөлшемдегі объектілермен - ақуыздар, нуклеинды қышқылдар, амин қышқылдары, нейропептидтер - өзара әсерлесуі жүзеге асырылуда. Өте мұқият тазартылған нанобөлшектер белгілі бір құрылымға өз бетімен түзілу мүмкіндігі бар. Мұндай құрылымда қатаң реттелген нанобөлшектер болады және олардың ерекше қасиеттері көрінеді.
Нанообъектілер негізгі 3 класқа жатады: үшөлшемді бөлшектер (өткізгіштер жарылысынан, плазмалық синтезден, жұқа қабықшалардың қайта түзілуінен және т.б.), екіөлшемді объектілер (молекулалық ыдырату, ионды ыдырату әдісі арқылы алынған жұқа қабықшалар және т.б.), бірөлшемді объектілер. Сонымен қатар органикалық нанобөлшектер де кездеседі.
1.3. Физика және нанотехнология
Қазіргі таңда нанотехнология жайлы ғалымдар нанотехнология индустриядағы ең төңкерісті сала болады.
Жер бетінде бар, Менделеевтің кестесіне енген химиялық элементтердің барлығы атомдар мен молекулалардан тұрады. Бұлардың мейлінше шағын болатындығы сондай, қарапайым микроскоптармен көру мүмкін емес. Сондықтан да күні кешеге дейін осы саланы зерттейтін лабораторияларда арнайы жасалған ең үлкейткіш микроскоптар пайдаланылды. Ал қазір олардың орнын электронды микроскоптар алмастырған.
Нанотехнологияның бірден-бір артықшылығы - наноқұрылғылар наноөлшемдегі энергияны қажет етеді. Осы жерде күн энергиясы - нағыз керектің өзі. Өйткені ол атом энергиясы сияқты өте күшті емес, наноқұрылғылар үшін қажетті энергияның қайнар көзі. Егер күн энергиясын алуды дұрыс дамыта білсе, Қазақстанның электр қуатына деген барлық қажеттілігін өтеуге болады. Мінеки, бүгінгі күннің өзінде тек қана электронды микроскоптар арқылы көруге болатын осынау атомдар мен молекулаларды енді мың есе кішірейткенде алынатын өнім қандай болатынын ойша көзге елестете беріңіз. Бірақ бір таң- ғаларлығы мың есе кішірейген жаңа атомдар мен молекулалар өздерінің шыққан тегінен мүлде өзгеше қасиетке ие болады. Айталық, жер бетінде кездесетін уран өзінің ілеспелерінен тазартылады да бейбіт мақсатта қолданылатын энергияны алу үшін одан уран түймелерінің құрастырмасы жасалады. Мінеки, АЭС реакторларында пайдаланылатын ядролық отын дегеніміз - осы. Мұның өзінен реакторларда бар болғаны 1,5-3 пайызы ғана жанып, энергия береді. Қалғанын пайдаға асыруға бүгінгі ғылымның қолы әлі жеткен жоқ. Ал осы ураннан атом бомбасын жасау үшін оны әлі де тазартып, ақыр аяғында плутони деп аталатын химиялық элемент алынады. Сонда ойлап қараңыз, ураннан атом бомбасын жасайтын элемент алғанға дейінгі жұмыс тізбегі қаншалықты ауқымды?! Егер осы плутонидың өзін мың есе кішірейте алсақ, одан не шығуы мүмкін? Мың есе кішірейген бұл жаңа өнімнің физикалық қасиеті қандай мәнге, мазмұнға ие болады? Жаңа элементтен не аламыз? Мәселен, мұнайды синтездеу арқылы мономерлер мен сорбенттер алатын болдық. Бүгінгі өміріміздегі синтетикалық дүниелердің бәрі - осы аталған мұнайдың бергендерінің сыйы. Синтетикалық талшықтардан жасалған бұйымдар өміріміздің барлық буынына дендеп енді. Тіпті ғарышкерлердің киімі де синтетикалық талшықтан жасалған. Нанотехнологияның бір саласы осындай игілікті өнімдер берері ақиқат.
Нанотехнология дегенiмiз -- атом. Мәселен, сiздiң көлiгiңiздiң терезесi шаң болады. Ал, нанотехнология әдiсiмен терезе жасауға болады, оған еш шаң жұқпайды. Яғни, атомдарды бiр-бiрiмен жақындастырып орналастырғанда, олардың арасына шаңның да, судың да молекуласы кiре алмайды. Ұшақ жасау үшiн оған темiр, титанды қоспайды, нанотехнологиямен алынған көмiртектi заттарды пайдаланады, ұшақтың салмағы жеңiл болады, әуеде радар ұстамайды, жоғары қысымда жойылып кетпейдi. Медицинада жаңа дәрiлiк заттарды нанотехнология әдiсiмен алсақ, ол тек ауырған жерiңiздi ғана емдейдi. Мәселен, басыңыз ауырса аспирин iшесiз. Оның 50 пайызы ауырғаныңызды басады, ал, 50 пайызы бауырыңызға терiс әсер етедi. Антибиотиктер де солай. Ал нанотехнологиямен барған зат контейнердiң iшiнде болады. Ол ағзаға енiп қан-тамырлар арқылы керектi жердi өзi тауып алып ауырған клеткаларды ғана емдейдi. Басқа дене мүшелерiне ешқандай зияны тимейдi.
1.4. Жаңа жетістіктері Икемді мөлдір электроника
Біз жалпы мөлдір электроника дәуірі міне-міне келіп қалды деп жиі жазып та, оқырмандарда үміт отын тұтандырып та жүрміз. Біз оның технологиядан алшақ, көптеген эксперименттер түріндегі алғашқы қадамдарын және қалыптасуын көрдік.
Ұлғайту әйнектері
Микроскопия заманауи ғылыми зерттеулердің ажырамас бөлігі болып отыр. Ол табиғатты экспериментальды түрде тануда нағыз төңкеріс жасады, әсіресе, бұл биология және медицина сынды салаларға қатысты
Өзі зарядталатын электроника
Американдық ғалымдар түрлі табиғаттағы (дауыс толқындары қозғалыс кезіндегі тітіркеністер) тітіркеніс энергияларын жинау үшін және оны электр энергиясына айналдыру үшін, мұнда айналдыру тиімділігі 2-3 есеге өседі, нанокөлемді пьезоэлектриктерді пайдалану мүмкін екендігін көрсетті. Бұл өнертабыс жасыл электрде жұмыс істейтін өзі зарядталатын мобильді құрылғыларды жасауға мүмкіндік береді .
Зарядтауды қажет етпейтін мобильді телефонды ой елегіне алыңыз. Мұндай ғажап техника адам шашының талшығынан мың есе жұқа пьезоэлектрикалық кристалдармен жиналатын дауыс толқындарынан жұмыс істейді. Мұндай құрылғы зертемесі Хьюстон және Техас университеттері ғалымдарының теоретикалық жұмыстарының нәтижесінде мүмкін болып отыр. Бұл жұмыс нәтижесі Physical Review B журналында жарияланған. Нанодеңгейде пьезоэлектриктердің қасиеті айтарлықтай өзгере алады екен және жаңа қызық ерекшеліктерге ие болады. Атап айтар болсақ, наноәлем жағдайында кейбір пьезоэлектрик типтерінің электр тогын өндіру тиімділігі біршама артады: белгілі бір нанометрлік қалыңдықтарда пьезоэлектриктік материалдардың электрөндірімпаздылығы макро- және микроскоптық пьезогенераторлармен салыстырғанда 2-3 есе артық болады.
Сурет 1. Тіке пьезоэлектриктік әсер. Сол жағында -- механикалық кернеу жоқ, беткі қабатында электр заряды болмайды. Ортасында - кристалл кеңейеді, заряд пайда болады. Оң жағында - кристалл сығылады, заряд полярлығы өзгереді.
Энергияны жинайтын жұмыс істейтін құрылғыны жасау үшін пьезоэлектриктік нанокантилевердің жанына аккумуляторлық батараеяны орналастыру жеткілікті. Міне сол кезде осындай энергияны жинайтын көптеген құрылғыларды өзі зарядталатын ұялы телефонға тігіп орнатуға болатын болады, және ол еш уақытта да өшпейді!
Қатты дискілер
2007 жылы Питер Грюнберг және Альберт Ферт физикада ті ашқаны үшін Нобель сыйлығына ие болды. Бұл ақпаратты қатты дискіге атомдық тығыздықта жазуға мүмкіндік береді.
Күн батареялары.
Қазақстан ғалымдары бұрын отандық шикiзаттан металлургиялық және жартылай өткiзгiш кремний алу технологиясы саласындағы қолданбалы ғылыми зерттеулер жүргiздi. Күн батареялары мен жартылай өткiзгiштердiң жұмыс тиiмдiлiгi тазалық деңгейiне қарай алынатын кремнийдiң төменгi сапасы жүргiзiлген ғылыми зерттеулердiң негiзгi проблемасы болып табылады.Күн сапалы кремнийдi алу үшiн металлургиялық кремний мен силан шикiзатын тазарту процесi саласында ғылыми зерттеулер жүргiзу болжанады.
Қазiргi уақытта ғылыми-техникалық прогрестiң басым бағыттарының бiрiне наноматериалдар мен нанотехнологиялар жатады. Материалдар мен жүйелерге қағидатты жаңа сапа бере отырып, нанотехнологиялар адамдардың тыныс-тiршiлiгiнiң барлық қазiргi бар салаларында (автомобиль жасау мен компьютерлiк техникадан бастап емделудiң жаңа қағидатты әдiстерiне дейiн) прогрестi қамтамасыз етедi, сондай-ақ жаңа салалардың пайда болуына күмәнсiз алып келедi.
Наноматериалдар және нанотүтіктер.
Наноматериалдар арасында нанобөлшектермен арқауланған жай полимерлерден тұратын арзан және берiк материалдар - нанокомпозиттер ерекше орын алады, қазiрдiң өзiнде оларды алудың өнеркәсiптiк технологиялары әзiрленуде. Нанокомпозиттер құрылыста, жабдық пен жићаз, тұрмыстық электр аспаптары және т.б. өндiрiсiнде қолданыс табады.
Көмiр сутектi нанотүтiктер (диаметрi бiрнеше нанометрлер болатын цилиндр құрылымдар) молекулярлық электрониканың негiзгi материалдарының бiрi болады, олардың эмиссиялық ерекшелiктерi мен өткiзгiштiгi ауқымды шектердi аса шағын көлденең мөлшерлермен және қоректендiрудiң төменгi кернеуiмен ерекшеленетiн жаңа сыныпты электрондық аспаптарды жасауға мүмкiндiк бередi. Бұдан өзге Cientifica 5 жыл iшiнде көп қабырғалы нанотүтiктердi пайдаланатын жылу элементтерiнiң пайызы 70-ке дейiн көтерiлетiнiн болжайды. Осы уақыт iшiнде нанотүтiктердi әзiрлеудiң құны азаятын болғандықтан, бұл нарығы отын ұяшықтарының жалпы арзандауына алып келедi.
Болжам бойынша көмiртектi нанотүтiктерiн жаппай өндiру АҚШ пен Жапониядан Қытай мен Кореяға ауысады, ал соңғылары нанотүтiктердiң барлық түрлерiнiң негiзгi жеткiзушiсi болады.
Электроникадан гөрi өнеркәсiптiң едәуiр көптеген салаларына қатысты болғандықтан, микроэлектроника мен интегралдық схемаларды пайдалануға қарағанда нанотехнологияларды дамыту қоғам өмiрiне неғұрлым күштi әсер етедi.
1.5. Нанотехнология медицинада
Нанотехнологияны медицина саласында да кеңінен пайдалануға болады. Қазіргі ғалымдардың пайымдауынша, нанотехнология өнімдері медицина саласына дендеп енген кезде адамзат барлық дерттен айығатын көрінеді. Әбден мүмкін. Өйткені қазірдің өзінде дүниежүзінің гемотология (қан қасиеттерін зерттеу) саласындағы ғалымдар қарыштап алға басқан сыңайлы. Мәселен, қазірдің өзінде бұл саладағы ізденістер қанның негізгі талшығы (стволовые клетки) адам ағзасындағы бүлінген дене мүшесінің зақымданған жерін байырғы қалпына келтіруге ішінара қол жеткізді. Тіпті мидың зақымданған жерін де осылай емдеп, сауықтыра бастады. Бейдауа дерт саналып жүрген қатерлі ісіктің біраз түрі ерте анықталған жағдайда беті қайтатын дәрежеге жетті. Көп ұзамай ол мүлде қатерсіз дертке айналуы мүмкін. Қазіргі таңда әлемнің медициналық ғылымы қол жеткізе алмай жүрген көптеген дертті емдеу енді 15-20 жылдың көлемінде түйінді мәселе болуын доғарады. Бұған нанотехнологияның биология, физиология, гемотология, фармакология саласындағы жаңалықтары қол жеткізеді. Қысқасы, осы салада еңбектеніп жүрген дүниежүзінің танымал ғалымдары адамзат үшін енді ем қонбайтын ауру болуы мүмкін емес дегенді айтады. Өйткені нанотехнология құпиясын молырақ ашқан кезде, адамзат үшін жер бетінде жұмбақ қалмайтындай жағдай болады.
Нанотехнология арқылы адамзаттың пішімін де, мінез-құлқын да, ниетін де мүлде өзгертуге әбден болады. Біздің мінез-құлқымыз бен көңіл күйімізді, соған байланысты ауруға шалдығумыз бен айығуымызды реттеуга болады. Өйткені мұның барлығын да адам миында жүректін кезекті химиялық реакциялар басқарады. Адам миында бір секунда үш миллионнан астам ақпарат тасымалданады. Әрбір ақпарат белгілі бір заряд туғызады. Әрбір заряд әртүрлі эмоция мен күйге сәйкес келеді. Мидағы нейрондардың ұштары синапстар деп аталады. Синапс бұлттары арқылы разрядтар таралады. Белгілі бір жағымды не жағымсыз ақпаратқа қатысты белгілі бір нейрондар тізбегі синапстар арқылы жалғасады және тұрақты байланыс түзеді. Көптеген жағдайларда аурудың туындауы эмоцияналдық негізде болады, сонымен қатар эмоцианалдық негізде дамып ушығады.
Мидың қабылданған ақпараттар легіне жауап беретін, химиялық реакциялар жүретін бөлігі гипоталамус деп аталады. Мұнда арнайы реакциялар нейропептидтердің пайда болуына әсер етеді.
Нейропептидтер - наноөлшемдегі адам ағзасындағы аса кіші бөлшектердің бірі. Олардың табиғатын зерттеу тек қана наноөлшемдерді бақылау арқылы жүзеге асырылады.
Нейропептидтер - жүйке жасушаларында синтезделетін,биологиялық белсенді қосылыстар. Олар зат алмасу үрдісіне қатысады, иммундық процестерге әсер етеді, есте сақтау, ұйқы т.б. механизмдерде маңызды роль атқарады. Нейропептидтер аминдер қышқылы қатарына жататын заттар немесе гормондар.
Нейропептидтер ағзаның барлық бөлігіне тарап жекелеген жасушаға жетеді. Әр жасушаның рецепторлық саңылаулы ұштары бар. Әр эмоцияға белгілі бір нейропептид және белгілі бір рецептор сәйкес келеді. Нейропептид өзіне сәйкес рецепторға есіктің кілті тәрізді еніп, адам белгілі бір анықталған күйге енеді.
Нейропептидтер ағзаға зиянды және пайдалы болады. Ағзаға зиянды нейропептидтер иммундық жүйенің бұзылуына әкеп соқтырады. Сондықтан кез келген аурудың алдын алу үшін ағзаның наноөлшемді бөлшектері - жасушаларды емдеуден бастаса, болашақтың медицинасы дұрыс жолға қойылар еді.
Нанотехнологиялық ізденіс - жоғарыда айтқанымыздай, әлемнің көптеген елдерінде, көптеген сала бойынша қолға алынған дүние. Есте сақтайтын бір тұс - бұл саладағы ғылыми ізденістердің кейбір нәтижесі оған қол жеткізгендерге адамзатты құртатын құрал беруі де мүмкін. Қазір біз құс тұмауы, шошқа тұмауы дейтіндердің әскери үстемдікке таласушы мемлекеттер тарапынан жасалған бактериялогиялық қарулардың құқайы болуы мүмкін дегенді айта бастадық. Ал егер мен нанотехнологияның бір саласы бойынша адамзатты түбірінен өзгерту мәселелері қарастырылып жатыр десем, бұл мүлде ойдан шығарылған дүние емес. Нанотехнология арқылы адамзаттың пішімін де, мінез-құлқын да, ниетін де мүлде өзгертуге әбден болады. Айталық, ергежейлілер немесе алыптар жасау нанотехнология жетілген кезде қиын іс болмай қалады. Сондай-ақ қаскөйлер мен мәңгүрттерді, адам-роботтарды нанотехнологтардың өмірге әкелуі әбден мүмкін. Қазірдің өзінде осы сала бойынша ой айтып жүрген батыстық бір топ ғалым егер нанотехнология осы қалпымен дами беретін болса, онда таяудағы жүз жылдың ішінде адамдардың бір шағын тобы рахат өмір сүруші, қалған қалың тобы солардың құлы болуға ризашылықпен еңбек ететін мәңгүрттерге айналуы әбден мүмкін деген үрейлі пікірді айтып жатыр. Назардан ешқашан да шығармайтын тұс - осы. Біз нанотехнологиялық зерттеулерге инвестиция бөлгенде тек сол арқылы баюды мақсат тұтумен шектелсек, қателесеміз. Сондықтан нанотехнология арқылы сырттан төнетін қатерге төтеп беретін өнімдер іздеу ісіне де немқұрайды қарай алмаймыз.
ІІ. Даму мен болашақтағы мәселелері туралы толық ақпарат жинақтау
2.1. Ғарышты игеру. Ақпараттық және әскери технологиялар.
Ғылым қарыштап алға басқан сайын өмiрiмiзге нанотехнология, биотехнология деген терминдер дендеп ене бастады. Олардың атқаратын қызметiне көз жiберсек ол бейне бiр фантастика секiлдi көрiнуi мүмкiн. Бiрақ, бұл жаңалық ертең бiзге де келедi. Нано грек тiлiнде ергежейлi деген мағына бередi. Егер ғылым тiлiмен суреттесек, бұл бiр метрдiң миллиардтан бiр бөлiгi деген сөз. Мысалы, нанороботты алайық, ол адам шашының бiр талынан мың есе жұқа. Сондай кiшкентай робот адамның денесiне жiберiледi. Ол ағзаның кез келген клеткасына барып, оның қызметiн өзгерте алады. Жалпы, бұл ғылым бiр салаға ғана қатысты емес. Ғалымдар оның ел экономикасының барлық салаларында, металлургиядан бастап денсаулық жүйесiнде де көрiнiс табатынын дәлелдеп отыр.
Жалпы нанотехнологияның экономикаға, медицина саласына берерi мол. Сондықтан оны болашақтың ғылымы деп санайды. Нанотехнологияны ең бiрiншi Американың ғалымдары ашқан екен. Лазерлiк қуаттағы атом көмiрқышқылдары бiр-бiрiмен қосылып, ерекше қабiлетi бар өзiндiк нанотүтiктер мен кiшкентай шарларды түзедi. Оны ғылыми тiлде фуллерен немесе капсул деуге болады. Олар табиғаттың агрессивтi факторларына өте төзiмдi келедi. Бұл салада әзiрге Америка көш бастап тұр. Дүниежүзi бойынша нанотехнология саласындағы зерттеулерге жылына 4 млрд. АҚШ доллары жұмсалады. 2015 жылы осы әдiс арқылы шығарылған тауарлар мен көрсетiлетiн қызмет ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz