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