Металл нанобөлшектерінің құрылымдық ерекшеліктері мен электрлік қасиеттерін зерттеу

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 49 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

«Металл нанобөлшектерінің құрылымдық ерекшеліктері мен электрлік қасиеттерін зерттеу»

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

- «» мамандығы

Алматы 2013

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі

әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті

Физика - техникалық факультеті

Қатты дене физикасы және бейсызық физика кафедрасы

«Қорғауға жіберілді»

Кафедра меңгерушісіПриходько О. Ю.

«Металл нанобөлшектерінің құрылымдық ерекшеліктері мен электрлік қасиеттерін зерттеу»

мамандығы бойынша

Орындаған

Ғылыми жетекшісі

ф. м. -ғ. к.

Норма бақылаушы Тлеубаева И. С.

ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ

НТ

нанотүтіктер

НТ: ИҚ

-: -

нанотүтіктер: инфрақызыл

НТ: НБ

-: -

нанотүтіктер: нанобөлшектер

НТ: ЭМ

-: -

нанотүтіктер: электронды микроскопия

НТ: ЭПР

-: -

нанотүтіктер: электронды парамагнитті резонанс

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

1. БАСТЫ БӨЛІМ

1. 1 Металл нанобөлшектері туралы жалпы мәлімет

1. 2 Металл нанобөлшектерінің жіктелуі

1. 3 Мыс металлының құрылымдық ерекшеліктері мен қасиеттері

1. 4 Мыстың бір және екі валентті қосылыстары

2. ТӘЖІРИБЕ МЕТОДИКАСЫ

2. 1 Мыс нанобөлшектері

2. 2Мыстың нанобөлшектерінің физикалық-химия сипаттамасы және мыс оксидінің нанобөлшектері

2. 3 Нанобөлшектермен зарядталған ауа тозаңының негiзiнде үш өлшемдi нано құрылымдардың алуын жаңа әдiс

2. 4 Графенаның қабаттарымен мыс нанобөлшектерін тұрақтандыру

2. 5 СО2 мыс - алтын набөлшектері отынға айналуы

2. 6 Мыс оксидінің наноөлшемді синтезі

3. НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ

3. 1 Мыс оксидінің нанобөлшектерін мыс тұзынын бастапқы қоспалармен алу

ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

КІРІСПЕ

Зерттеу жұмысының өзектілігі: 1974 жылы «Нанобөлшектер» 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.

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.

Мыс және тағы басқа түсті металдар металлургиясы отандық түсті металлургияның жүргізуші буыны болып табылады. Қазақстандағы ауыр түсті металдар еншісіне

Іс жүзіндегі өнеркәсіптің жаңа бағытта дамуындағы өркендеуі одан әрі тусті металдарды, оның ішінде мысты пайдалану және өндіруді күшейтуді көздейді. Соңғы жылдар шикізат шарттары кешенділігін күшейту, механикаландырылған және автоматтандырылған үздіксіз өндіріс құрумен, металлургтердің санитарлы гигиеналық еңбек жағдайын жақсарту және арттырумен, қоршаған ортаға зиянды қалдықтарды лақтыруды азайтумен айқындалады.

Қазіргі кезде шикізаттан мысты өндіру кезінде 12 ден аса құраушылар алынуда. Мысты негізінде полиметалды кендер сульфидтерінен алады. Бұл флотацияны байытуға ұсыныстардың күшеюін алдын ала анықтайды.

Шет елдерде және Қазақстанда мыстың негізгі мөлшері қалыпты пирометаллургиялық әдіс бойынша алынады:

шлактау - конвертірлеу - рафинадтау. Гидрометаллургиянық әдістің бөлігі 12 - 16 пайыздан келеді.

Түсті металдарды пайдалану деңгейі бойынша мыс тек аллюминиге жол береді. Мыс және оның қосылыстарының негізгі тұтынушылары мыналар болып табылады:

- электрлі техника;

- электроника;

- машина жасау;

- көлік;

- тікұшақты техника;

- құрылыс материалдары;

- ауыл шаруашылығы.

Қазіргі таңда металлургиянық кәсіпорындар алдында тұрған тапсырма-

қалдықсыз технологияны құрастыру. Мыс қорыту зауыттары тәулік сайын мыңдаған тонна кен және шоғырлар өндіріп, қайтаөндірілуші шикізат салмағына жақын мөлшерде үйінді қождарын алады.
Нанотехнологияның метталл бөлшектерін игеру бізді кемел келешекке жеткізері сөзссіз.

Осыған байланысты зерттеу жұмысымыздың мақсаты: Нанобөлшектердің жалпы ғылымдағы қолданылу аясын сараптап оның бөлімдерін нақты түрде қарастыру болмақ. Осы ретте біздің жұмысымыздың мақсатын мен маңыздылығын мына төмендегі кестре арқылы көрсетсек үлкен дәлел болар еді:

Бұл кестеден тақырыбымыздың басты негізінің қаншалықты әлемдің ғылымдағы орынға ие болып отырғанын көреміз.

Зерттеу жұмысының міндеттері: Зертеу жұмысының басты міндеттері ретінде мынандай аспектілерді атаймыз;

Тақырыбымыздың өзектілігінде көрсетілген критерилерді жан-жақты тәжірбиелік және теориялық тұрғыда айқындап бір-бірімен салыстыру;
Жұмыстың мақсатында аталынған басымдықтарды талдап, методологиялық әдістермен дәлелдеу арқылы қол жеткізу;

Зерттеу жұмысының зерттелу деңгейі: Тақырыбымыз бойынша отандық ғылымда зерттеу аясы бүгінгі таңдары өрістеп келеді. Шетелдік ғалымдар да аз үлесін қосып жатқан жоқ. Отандық физика мен жаратылыстану ғылымдарының іргетасы саналатын әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті де нанотехнологияның бөлшектерін зерттеуде зор міндеттер атқарып келеді. Университетіміздің физик ғалымдары оның теориялық-тәжірбиелік тұрғыдан қолданудың амалдарын жетілдіруге қатысты конференциялар мен семинарлар жүргізгендігін атағымыз келеді.

2007-2008 жылдары отандық жоғары оқу орындарында инженерлік бағыттағы 15 ғылыми зертхана құрылып, жұмыс істей бастады. Бұл салаға республикалық бюджеттен азды-көпті қаражат та бөлінген. Алдағы 10-15 жылда нанотехнологиялық материалдарды қолдану тәсілімен шығарылатын бұйымдардың көлемі триллион доллар болады деп күтілуде. Бүкіл әлем аса бір құштарлықпен айналысып отырған нанотехнологияны дамытуды қолға алмағанды айтпағанда, оның не екенін, пайдасы қандай болатындығын біз әлі күнге дейін жетік білмейміз. Ресей мемлекеті нанотехнологияны дамытуға бір миллиард АҚШ долларын бөліп, зертханалар ашуда. Біз олардан қалыспауымыз қажет.

Сол жылдан бастап еліміздің 10 алдыңғы қатарлы жоғары оқу орындарында қазіргі талапқа сай жабдықтармен жабдықталған инженерлік зертханалар ашылған болатын. Солардың қатарында Әл-Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университеті мен М. Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университетіндегі «Наноинженерлік зерттеу әдістері» зертханасы. Әл-Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университетінде аты дүние жүзіне мәшһүр профессор Г. А. Мун, Тараз мемлекеттік университетінде профессор И. И. Бекбасаров басшылық жасайды. 2012 жылы Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе мемлекеттік университетінде "Нанотехнологиялар" ғылыми зертханасы ашылды. Тараз мемлекеттік университетінде бүгінгі күні электронды микроскоптар мен рентгендік микроталдаулар жасалып, құрылыстық, композициялық материалдарды, азық-түлік өнімдерін физикалық-химиялық зерттеу әдістері жалғасын табуда.

Оқу орнына мемлекет тарапынан бөлінген қаражатқа жапондық JSM7500F микроскопы алынды. Бір айта кетерлігі, мұндай микроскоп Қазақстанда екеу ғана, оның екіншісі Республикалық ядролық физика ғылыми зерттеу институтында. Бір жағынан мақтаныш болғанымен, бұл ретте аталған микроскоп бүгінгі таңда алдыңғы қатарлы деп те айтуға болмайды. Өйткені, жапондарда бұл жабдық ескірген болып есептеледі. Қазіргі уақытта дүние жүзінде 1600 ғылыми-техникалық компаниялар мен фирмалар, зертханалар мен орталықтар нанотехнологиялық зерттеулермен айналысуда. Оның 28 пайызы АҚШ-та, 24 пайызы Жапонияда, 10 пайызы Ұлыбританияда, 9 пайызыАлманияда, және 5 пайызы Австрияда екен. Франция, Италия, Қытай елдері 3 пайыздан, басқа мемлекеттер, соның ішінде Ресей барлығы 14 пайызды құрайды. Ал, Қазақстан сол он төрт пайыздың ішінде де жоқ. Осыдан-ақ елімізде бұл саланың дамуының мән-жағдайын білуге болады.

Зерттеу жұмысының методологиялық базасы: Крутиков Ю. А., Кудринский А. А., Оленин А. Ю., Лисичкин Г. В. «Синтез и свойства серебра: достижения и перспективы» атты еңбек жазып онда бірнеше технологиялық жаңа әдістерді орындаған болатын. Олардың маңызы біздің жұмысымыз үшін де айтарлықтай болды. Б. Г. Ершов «Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства» атты еңбегінде технологияның химия мен физика ғылымдарындағы классикалық методологияның әдістерін қолданды атап айтсақ зондтты микроскопияның, зондтты спектрометрді және т. б. Г. Б. Сергеев «Нанохимия металлов» атты еңбегінде химия мен физика ғылымдарына ортақ пәнаралық әдіснамалардлы қолданғандығын атаймыз. Э. Геворкян «Нанореволюция: проклятие или благословение» атты еңбегінде әдістердің бірқатарын сынағанымен нанотехнолгияның өзгерістерін және жаңашылдығын жоққа шығара алмады.

Зерттеу жұмысының құрылымы: Зерттеу жұмысымыз жоспар және кіріспе бөлімі мен қорытынды мен пайдаланылған әдебиеттер бөлімінен тұрады.

1. БАСТЫ БӨЛІМ

1. 1 Металл нанобөлшектері туралы жалпы мәлімет

Нано - зерттеулерiнiң нанометрлердегi өлшеуге қабылданған өлшемдерi физикалық объектiсi .

Нанотехнология ретiнде жеке нано - объектiлермен, сол сияқты негiзге, сонымен бiрге нано - деңгейіндегі процесстермен жұмыс істейді. Наноматериалдарға негiзгi физикалық сипаттамаларындағы нанообъектісімен ұсталатындарымен анықталған материалдарын жатады.

Наноматериалдар ықшам материалдарға бөлiседi және нанодисперсии; бiрiншiге деп аталатын материал «наноқұрылымдарға», яғни ондаған нанометрлер құрылымы (облыс) топтау, бiрнеше нанометрлердiң бар өлшемдерiн болып көрiнген элемент қайталайтын материалдар макроқұрам бойымен изотропты кейде және аса; басқа сөзбен айтқанда, материал наноқұрылым нанообъектлерді тiкелей түйiсетiн өзара тұрады. Өзгелiкке бұдан, нанодисперсии (вакуум, газ, сұйықтық немесе қатты дене) дисперсиялаудың ортасынан тұрады[1-56 б] .

Дүниежүзiнiң ғалымдары ХХI ғасырда нанотехнологияға жаппай бетбұрыс жасады. Ең үздiк техникалық жетiстiктерге қазiргi жағдайда тек қана наноғылымының мүмкiндiктерi арқылы қол жеткiзуге болады. Наноғылымының озық технологияларын игерiп, оны өндiрiсте қолдануда АҚШ, Қытай, Жапония, Германия, Франция мемлекеттерiнiң ғылыми-өнеркәсiптiк кешендерi алдыңғы лекке шықты. Озық технологияны солай өз ырғағымен, табиғи қарыштатып дамытқан жетекшi елдер қазiрдiң өзiнде осы саладағы қарқынды даму бағдарламаларын жүзеге асыруда.

Американдықтар тiптi нанотехнологияны дамытудың Ұлттық бастамасын қабылдап үлгердi. Бiздiң елiмiзге жағрафиялық жағынан жақын орналасқан Қытай 2000 жылдан бастап нанотехнологияның дамуына аса көп мөлшерде қаржы жұмсайды. Қытайда қазiр осы бағытқа негiзделiнген қырық мыңға жуық кәсiпорындар құрылған. Ресей мемлекетi осындай бағдарламаның жүзеге асырылуына 13 миллиард АҚШ долларын жұмсауды белгiледi[2-69 б] .

Қазақстанда наноғылымы мен нанотехнологияны дамыту үшiн 2007-2009 жылдарға арналып бағдарлама қабылданғаны белгiлi. Елiмiздiң «Жер, металлургия және байыту жөнiндегi ғылыми орталығы» АҚ таратқан мәлiметтерге қарағанда жоғарыда айтылған бағдарламаны орындау үшiн қаржыландырудың барлық көздерi арқылы 230 миллион теңге бөлiнiптi.

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

Мұның өзi аса маңызды ғылыми-өндiрiстiк саланың дамуында олқылықтардың орын алғандығын дәлелдейдi. Наноғылымы мен оның технологиясын дамытудағы алғашқы кезеңде артта қалғанымыз қалай болар екен?. . Әрине, алып елдермен бұл салада бәсекеге түсу бiзге оңай емес. Бiрақ, ғылым мен өндiрiстегi аса маңызды саланы дамытудағы алғашқы кезеңде оның негiзгi бағыттарын белгiлеп, қалыспағанымыз жөн болар едi. Жоғарыда аталынған бағдарлама нақтылы жобалардан тұрады. Мұндай наножобалардың бағасы мен оны орындаушылары белгiленген. Жобада Ұлбадағы металлургия зауыты шығаратын бериллийдiң негiзiнде конденсатор алу белгiлендi.

Бұл жобаны зауыт қаржыландырады. Бiрақ, оны тәжiрибелiк үлгiге жеткiзуге мемлекеттiң қатысуы қажет. Кремний өндiру саласымен тiкелей байланысты бiрнеше жоба бар. Кремний шикiзаты күн батареяларын орнатудағы негiзгi материал болып табылады. Елiмiздiң жер қойнауында осындай 85 миллион тонна шикiзат бар[3-147 б] .

Қазақстан ғалымдары түрлi компаниялармен бiрлесе отырып, кремний өндiру арқылы келешекте фермерлiк шаруашылықтарға арналған күн батареяларын шығаруды жоспарлады. Бiрақ, бұл бағдарлама ауылды дамыту бағдарламасымен тығыз байланысады. Дамыған Еуропада жылу көздерiн алмастыратын салаға қаржылай қолдау жасалады. Күннiң, желдiң, судың қуат көздерiн пайдалану жылына 300 тәулiк бойына күн шығатын, күштi жел соғатын, оңтүстiк-шығыс аймақта тау өзендерi сарқырап ағатын Қазақстанның экономикалық-әлеуметтiк дамуы үшiн өте пайдалы. Алыстағы жайылымдар мен егiншiлерге түгелдей электр желiсiн апару тым қымбатқа түседi. Нанотехнологияның тәжiрибесi күн сәулесi батареялары көрсеткiшi 36-40 пайызға жеткiзiлгенде ғана бәсекелестiкке қабiлеттi болатындығын көрсеттi. Бұл бағытта ТМД елдерiнде ортақ мақсатқа жұмылған iс-қимыл қажет.

Наноғылымы мен нанотехнология туралы әңгiмелегенде оны дамыта отырып, келешекте оның үлкен әрi тиiмдi өндiрiске ұласатынын көрмеуге болмайды. Қазiргi таңда жедел дамып келе жатқан мұнай-газ және аграрлық кешен саласына наноғылымын қолдану осындай ойларға жетелейдi. Мұнай саласы қазiр нанотехнологияның арқасында жұмыс өнiмдiлiгiн бiр жарым есеге арттыратын катализаторлар алды. Ол сондай-ақ мұнай өнiмдерiнiң сапасын жақсартты. Аграрлық саланың мол мүмкiндiктерiн тиiмдi пайдалану қолға алынды. Жергiлiктi ғылыми-зерттеу институттарымен бiрлесе отырып, биологиялық бағыттағы жұмыстар жүргiзiлуде. Жоғарыдағы нанотехнологиялық жұмыстарды.

«Жер, металлургия және байыту жөнiндегi ғылыми орталығы» АҚ орталық ұйым ретiнде бағыттап, үйлестiредi. Бұған қоса, аталған мекеме белгiленген жобаларды ең болмағанда тәжiрибелiк үлгi дәрежесiне жеткiзу үшiн оны қаржыландырады[4-87 б]

Алдағы уақытта бұл мекеме нанотехнологияны дамытуға мүдделi ұйымдармен жұмыс жасай отырып, олардың iс-қызметiн үйлестiрiп, есебiн тыңдауды белгiледi. Ғылыми ортада қазақстандық нанотехнологиялық идеялардың өмiршеңдiгi мен оның шетелдiк компаниялар мен кәсiпкерлер тарапынан зор сұранысқа ие болып, озық идеяларымыздың кәдеге асып жататыны жиi сөз болады.

Жаһандану дәуiрiнде наноғылымы мен оның технологиясы осылай кең өрiстеп, өндiрiстi барлық қырынан жаңартып, тиiмдi әдiстерге барынша жол ашты. Бұл жерде тек жаңалық ашып қана қоймай, оның өндiрiске енгiзiлуiн қадағалау, жұмсалынған қаржының мол қайтарым беруiне қол жеткiзу маңызды. Шағын және орта бизнес саласының кәсiпкерлерiне елiмiздегi нанотехнология өскiндерiнiң берерi аз емес.

Нанотехнологиялардың дамуындағы негізгі кезеңдері:

1959 жылы нобель сыйлығының лауреаты Ричарт Фейман адамзат болашақта жеке атомдарды пайдалануды үйреніп қалағанын жинақтай алады деп айтады.

1981 жылы Бинигом Рореромдың затқа атом деңгейінде ықпал етуі мүмкін із кесетін туннельдік микроскоп құралды жасады.

1982-1985 жылдары атомдық шешуге жету.

1986 жылы Туннельдік микроскопқа қарағанда тек өткізгіш емес, барлық материалмен қарым- қатынас орнататын атомды күшті микроскопты шығару.

1990 жылы Бірлік атомдар мен жұмыс жасау.

1994 жылы нанотехнологияның әдістерін өндірісте қолдану басталды.

Алайда нанотехнолгия басталды деп 70 жыл бұрын Г. А Гамов бөлшектің энергиясы кедергі биіктігінен төмен болғандағы бөлшектің энергетикалық кедергіден де өту мүмкіндігін сипаттайтын гиредингер теңсіздігінің шешуін алғашқы рет алған кезін айтады[4-122 б] . Туннельдену деген жаңа құбылыс көптеген эксперимент түрінде бақыланған процесстерді түсіндіруге мүмкіндік береді. Табылған шешім көптеген құбылыстарды түсінуге мүмкіндік берді және де атомдық ғылым мен техниканың негізі ядродан бөлшектердің ұщып шығуында болатын прцесстерді сипаттау үшін де пайдаланды. Көптеген ғалымдар оның көптеген ғылымдарға негіз болған еңбектерінің нәтижелерінің кереметтігі үшін Г. А. Гамов бірнеше нобель сыйлығына ие болатын еді. Электрониканың даму туннельдеу процессін пайдалануды 30 жылдан кейін бастады: Жапон ғалымы Л. Есаки ашып осы жетістігі үшін нобель сыйлығына ие болған сол кезде туннельдік диоттар пайда болды. Тағы 5 жылдан кейін Мәскеудегі «пульсар» ҒЗИ - дағы физика теориялық зерттеулер секторын басқаратын Ю. С. Тиходеев жылдам қимылдау нәтижелеріне жетуге мүмкіндік беретін көп қабатты туннельдік құрлымдардың негізінде пайдаланатын құрылғылардың нұсқалары мен ең алғашқы есептемелерін ұсынды. 20 жылдан кейін олар нәтижелері іске асты. Қазіргі таңда туннельдеу процесстері өте аз мөлшерлер мен (1 нанометр = 10 ^-9 ) іс- әрекеттерді мүмкін ететін технологиялар негізіне жатқызылды. Осы кезге дейін шағын жартылай өткізгіштік құрылғыларды жасау моно атомдық қалыңдығы бар түрлі материалдардан планарлық қабаттар жасауға мүмкіндік беретін малекулалы-сәулелік эпитаксил астын қою кеңістікке параллель қабаттардың өсуі техникасында негізделген.

Алайда бұл процесстердің наноскопикалық құрылыстарды құруға мүмкіндік бермейтін едәуір шектеулері бар, бұл шектеулерге эпитаксил процессінің жоғарғы температурасы (бірнеше 100 ⁰ С дейін) жатады. Бұл кезде жоғары сапалық пленкалардың өсуі қамтамасыз етіледі, алайда құрылатын обылыстардың жергіліктігі қамтамасыз етілмейді. Бұдан баска асты қоюдың үстіндегі жоғарғы температура планарлық құрлыстарын көміртек диффузиялық процесстерге әкеліп соғады.

«Суығырақ» отырғызу технологиялары, мысылы шаңдату сияқты, бүкіл астын қоюға материалды бір кезде түсіруге, түсіру материалының дәндерінің бір кезде әр жерде өсуіне және олардың бөліну шекарасында кемшіліктердің пайда болуына қарай кемшіліксіз нано құрылыстарды жасауға рұқсат берілмейтін. Нанометрлік мөлшердегі элементтерді жасау басында электронды- сәулелік литография әдісімен иондық уландыру әдісімен қосымшалап жасау жоспарланған. Алайда жоғарғы энергиялық электрондық сәуле астын қоюда тарап фонусировка жасалған аймақта да, оның астында да орналасқан материалды бұзып, элементтердін нанометрлік мөлшердегі көп қабаттық сызбаларды жасау мүмкіндігін жояды[5-94-95 б] .

Нанотехнология (Nanotechnology) терминін 1974 жылы Норио Танигучи (Norio Taniguchi) енгізген, ол оны «жоғары жылдамдықты дәлдікке және 1 нм секілді ультракіші өлшемдерге жетуге мүмкіндік беретін өндіріс технологиясы» ретінде анықтаған. Адамдар Эрик Дрекслердің (Eric Drexler) кітабында 1980-1990 жылдары нанотехнология деп бөлек молекулалардан әртүрлі құрылғылар құруды түсінді. Нанотехнологияның келешегі ретінде, мысалы, адам организміне жіберілетін миниатюралық автономдық нанороботтар сипатталады.

Соның өзінде нанотехнологияны ғылым аймағы деп түсіеді. Әлбетте нанотехнологияны анықтауда шындыққа ұласатыны Альберт Франкстікі (Albert Franks) болды. 1987 жылы ол «Нанотехнология - бұл 0, 1-100 нм аймағындағы дәлдіктері мен өлшемдері бар өндіріс» деп түсіндірді.

Шынында да, Эрик Дрекслердің «молекулалық машиналары» формулалар мен компьютерлік модельдеу көмегімен құрылып жатқан кезде, дәстүрлік технологиялар үздіксіз өсе бастады, сонымен қатар, олар дәлдік сипаттамалардың артуы арқасында Нанотехнология аймағына кіріп кетті. Әсіресе бұл құбылыс микроэлектрониканың дамуында қатты байқалады: қазірдің өзінде 100 нм және субнанометрлік дәлдікті белсенді электрондық элементтердің сипаттамалық өлшемдерімен микросхемалар өндірілуде. Сонымен қатар, микроэлектрондық технологиялар құрылғыларды құрудың негізі болып табылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.