Nanotexnologiya rivojlanishi odimlari Reja: Umumiy ma`lumot Nanotexnologiya rivojlanishi odimlari

Nanotexnologiya rivojlanishi odimlari
Reja:
1.Umumiy ma`lumot
2. Nanotexnologiya rivojlanishi odimlari
3.Foydalanadigan adabiyotlar


Nanotexnologiya — fundamental va amaliy fan va texnologiya sohasi boʻlib, u nazariy asoslash, tadqiqot, tahlil va sintezning amaliy usullari, shuningdek, maʼlum atom tuzilishiga ega boʻlgan mahsulotlarni ishlab chiqarish va ulardan foydalanish usullari bilan shugʻullanadi^[1].
Nanotexnologiyaning amaliy jihati atomlar, molekulalar va nanozarrachalarni yaratish, qayta ishlash va manipulyatsiya qilish uchun zarur boʻlgan qurilmalar va ularning tarkibiy qismlarini ishlab chiqarishni oʻz ichiga oladi. Nanomaterial boʻlishi uchun kamida bitta chiziqli oʻlchami 100 nm dan kam boʻlishi zarur^[2].
Nanotexnologiyalar anʼanaviy fanlardan sifat jihatidan farq qiladi, chunki bunday shkalalarda materiya bilan ishlashning odatiy makroskopik texnologiyalari koʻpincha qoʻllanilmaydi va odatdagi shkalada ahamiyatsiz boʻlgan mikroskopik hodisalar sezilarli darajada kuchayadi.
Nanotexnologiya va xususan, molekulyar texnologiya yangi juda kam oʻrganilgan fanlardir. Bu sohada bashorat qilingan asosiy kashfiyotlar hali amalga oshirilmagan. Shunga qaramay, olib borilayotgan izlanishlar allaqachon amaliy natijalarni bermoqda.
Nanotexnologiyada ilgʻor fan yutuqlaridan foydalanish uni yuqori texnologiya sifatida tasniflash imkonini beradi.
Zamonaviy elektronikaning rivojlanishi qurilmalarning oʻlchamlarini kamaytirish ustida bormoqda. Boshqa tomondan, klassik ishlab chiqarish usullari oʻzlarining tabiiy iqtisodiy va texnologik toʻsigʻiga yaqinlashib bormoqda, bu yerda qurilmaning oʻlchami biroz kamayadi, ammo iqtisodiy jihatdan xarajatlar eksponensial ravishda oshadi. Nanotexnologiya - elektronika va boshqa ilm-fanni koʻp talab qiladigan tarmoqlarni rivojlantirishdagi navbatdagi mantiqiy qadamdir.
Tarixi
Koʻpgina manbalar, birinchi navbatda, ingliz tilida, keyinchalik nanotexnologiya deb ataladigan usullarning birinchi eslatmasini Richard Feynmanning 1959-yilda Kaliforniya Texnologiya Institutida Kaliforniya Texnologiya Institutida qilgan mashhur „Pastda juda koʻp joylar bor“ nomli nutqi bilan bogʻlaydi. Amerika jismoniy shaxslar jamiyatining yillik yigʻilishida Richard Feynman tegishli oʻlchamdagi manipulyator yordamida atomlarni mexanik ravishda koʻchirish mumkinligini taklif qildi.
U ushbu manipulyatorni quyidagi tarzda qilishni taklif qildi. Oʻz nusxasini yaratadigan mexanizmni yaratish kerak, faqat kichikroq tartib. Yaratilgan kichikroq mexanizm yana oʻz nusxasini yaratishi kerak, yana kichikroq kattalik tartibini va mexanizmning oʻlchamlari bitta atom tartibining oʻlchamlariga mos kelguncha davom etishi kerak. Shu bilan birga, ushbu mexanizmning tuzilishiga oʻzgartirishlar kiritish kerak boʻladi, chunki makrokosmosda harakat qiluvchi tortishish kuchlari kamroq va kamroq taʼsir qiladi va molekulalararo oʻzaro taʼsir kuchlari va Van der Vaals kuchlari tobora kuchayib boradi. Oxirgi bosqich — hosil boʻlgan mexanizm oʻz nusxasini alohida atomlardan yigʻadi. Aslida, bunday nusxalar soni cheksizdir, qisqa vaqt ichida bunday mashinalarning juda koʻp sonini yaratish mumkin boʻladi. Ushbu mashinalar makro narsalarni xuddi shu tarzda, atomma-atom yigʻish imkoniyatiga ega boʻladi.Bunday robotlarga (nanorobotlarga) faqat kerakli miqdordagi molekulalar va energiya berilishi va kerakli narsalarni yigʻish dasturini yozish kerak boʻladi. Hozirgacha hech kim bu imkoniyatni inkor eta olmagan, ammo bunday mexanizmlarni yaratishga hali hech kim erishmagan. Shunday qilib R. Feynman oʻzi tasavvur qilgan manipulyatorni tasvirlab berdi.

Obyektlarni atom darajasida oʻrganish imkoniyati haqidagi birinchi taxminlarni 1704-yilda nashr etilgan Isaak Nyutonning „Optiklar“ kitobida topish mumkin. Kitobda Nyuton kelajakdagi mikroskoplar qachondir „ korpuskulalar sirlarini“ oʻrganishga qodir boʻlishiga umid bildiradi^[3].

„Nanotexnologiya“ atamasi birinchi marta 1974-yilda Norio Taniguchi tomonidan ishlatilgan^[4]. U bu atamani bir necha nanometr oʻlchamdagi mahsulotlar ishlab chiqarish deb atadi. 1980-yillarda bu atama Erik K. Drexler oʻzining kitoblarida: Nanotexnologiya va nanotizimlarning kelayotgan davri, molekulyar mashinalar, ishlab chiqarish va hisoblash soʻzlarini ishlatdi. Uning tadqiqotida asosiy oʻrinni matematik hisob-kitoblar tashkil etgan boʻlib, ular yordamida oʻlchamlari bir necha nanometr boʻlgan qurilmaning ishini tahlil qilish mumkin edi.
Nanozarrachalar
Kichkinalashtirishning zamonaviy tendentsiyasi shuni koʻrsatdiki, agar moddaning juda kichik zarrachasi hosil qilinsa, bu holda modda butunlay yangi xususiyatlarga ega boʻlishi mumkin. Oʻlchamlari 1 dan 100 nanometrgacha boʻlgan zarralar odatda " nanozarrachalar " deb ataladi. Masalan, baʼzi materiallarning nanozarralari juda yaxshi katalitik va adsorbsion xususiyatlarga ega ekanligi maʼlum boʻldi.

Nanozarrachalarning koʻpgina fizik-kimyoviy xususiyatlari, quyma materiallardan farqli oʻlaroq, ularning hajmiga bogʻliq boʻlganligi sababli, soʻnggi yillarda eritmalardagi nanozarrachalar hajmini oʻlchash usullariga katta qiziqish bor.

Nanometrlar tartibidagi zarralar yoki nanozarrachalar, ilmiy doiralarda deyilganidek, ulardan foydalanishga katta xalaqit beradigan bitta xususiyatga ega. Ular aglomeratlar hosil qilishi mumkin, yaʼni bir-biriga yopishadi. Nanozarrachalar keramika, metallurgiya sohalarida istiqbolli boʻlganligi sababli, bu muammoni hal qilish kerak. Mumkin boʻlgan yechimlardan biri ammoniy sitrat (suvli eritma), imidazolin, oleyk spirti (suvda erimaydigan) kabi dispersantlardan foydalanishdir.
Nanomateriallar

• 
  Grafen
  
• 
  Uglerod nanotrubalari
  
• 
  Fullerenlar
  
• 
  Nanokristallar
  
• 
  Aerojellar
  
• 
  Aerografiya
  
• 
  Nanoakkumulyatorlar
  
• 
  Lotus effektli yuzalar
  

Nanomateriallarni olish usullari

Nanomateriallarni olishning mavjud usullari qatoriga quyidagilar kiradi: fullerenlarni, uglerod nanotrubalarini olish uchun plazmadagi grafit elektrodlari orasidagi elektr yoy razryadidan foydalanish, fullerenlarni yuqori haroratda olishning gaz fazali usuli, yuqori haroratda uglevodorodlarning parchalanishi va katalizator, chang texnologiyasi, presslash va deformatsiya usullari, plyonka qoplamalarini fizik va kimyoviy choʻktirish usullari [5]

Yigirma birinchi asr global o‘zgarishlar davri bo‘lib qolmoqda. Turli sohalarda qo‘lga kiritilayotgan yutuqlar bunga misol bo‘ladi. Shunday yangiliklar ko‘plab yangi yo‘nalishlarning paydo bo‘lishiga turtki bo‘lib xizmat qilmoqda. Ilmiy yangiliklar borasida so‘z yuritilganida, “nanotexnologiya” iborasi ko‘p qo‘llanilmoqda.

«Nanotexnologiya» nima va u qaysi sohalarda qo‘llaniladi, degan savolga barcha olimlar quyidagicha qisqacha ta’rif beradi: “Nanotexnologiyalar moddalarning odatiy xususiyatlarini o‘zgartiradi va dunyoni yaxshi tarafga o‘zgarishiga ko‘maklashadi”. Inson organizmining har qanday to‘qimalariga kirish qobiliyatiga ega, kichik o‘lchamli nanorobotlar u yoki bu kasalliklarni davolay olishlari va eng malakali jarrohlar uddalay olmaydigan operatsiyalarni amalga oshira olishlari mumkin. “Nanotexnologiyalar” tufayli kelajakda “Aqlli uylar” barpo etilishi kutilyapti. Bu uylarda insonlar deyarli odatiy zerikarli maishiy yumushlar bilan shug‘ullanishiga hojat qolmaydi. Bu vazifalarni “aqlli jihozlar” va “aqlli changlar” o‘z zimmasiga oladi. Agar harorat yuqori bo‘lsa “aqlli material” harorat almashinishi natijasida o‘z rangini o‘zgartiradi.
Insonlar g‘ubor tegmaydigan va hattoki o‘z egasiga tushlik qilish yoki yuvinish vaqtini ham eslatib turadigan kiyimlarni kiyish imkoniyatiga ega bo‘ladilar. Nanozarrachalar bilan qoplangan matodan tikilgan kiyimlar oddiy yomg‘ir ta’sirida kirlardan oson tozalanadi. “Nanotexnologiyalar”ning yana bir afzalligi shundaki, kompyuter texnikasi va mobil telefonlarni dastro‘mol kabi buklab yon cho‘ntakda olib yurish imkoniyati tug‘iladi. Kelajakda yaroqsiz uyali aloqa vositalari uyumidan chiroyli va go‘zal gullar unib chiqadi. Bir so‘z bilan aytganda, nanotexnolog-olimlar inson hayotining sezilarli darajada o‘zgartirishga bel bog‘laganlar.
“Nanotexnologiya” so‘zi ikki: “nano” va “texnologiya” so‘zlaridan iborar bo‘lib, “nano” biror-bir narsa, masalan, metrning milliarddan bir qismini bildiradi. Bitta atomning o‘lchami nanometrdan biroz kichik hisoblanadi. Agar odamning bo‘yi bir nanometrga teng bo‘lganida edi, oddiy qog‘oz varag‘ining qalinligi bir yuz yetmish kilometrga teng bo‘lar edi. “Texnologiya” so‘zi mavjud materiallardan insonga kerakli bo‘lgan narsalarning yarata olishni bildiradi.
Yaqin-yaqinlarda ham nanoolam haqida hyech qanday ma’lumotga ega emas edik. Hozirgi kunda uning hayotimizga kirib kelishi va zamonaviy texnika vositalaridan keng foydalana boshlaganimiz sir emas. Mo‘jaz olam o‘z bag‘rida qanday sir va sanoatlarni mujassam qilgani biz uchun har doim ham qiziqarli.
Nanoolam o‘z bag‘riga allaqachon elektronika, biologiya, tibbiyot, energetika, materialshunoslik va boshqa sohalarni qamrab olgan. Uning turli sohalarga tatbiqi haqida muntazam o‘qib, eshitib bormoqdamiz. Ayniqsa, u sement, metall qotishmalari, lok-bo‘yoq va boshqa ko‘plab materiallar ishlab chiqarish jarayonlariga joriy qilina boshlandi. Shunga qaramay nanoolam haqidagi tasavvurlarimizning hamon juda torligi va sayozligi bilinib turadi, chunki nanoolam g‘oyat katta imkoniyatlarni o‘zida mujassam qiladi.
Uning dastlab sanoatga joriy etilishi kuzatildi. Mana endi qishloq xo‘jaligiga ham tezkor ravishda tatbiq etila boshlandi.
O‘zbekiston aholisi nanotexnologiyalar asosida ishlab chiqarilayotgan mahsulotlardan kundalik hayotida foydalanayotir. Masalan, sintezlangan kumush nanozarrachalari qator gigiena vositalariga qo‘shilmoqda. Bu esa mahsulotlarning bakteritsid hamda davolash xususiyatini oshirayotir.
2014-yili Respublika ixtisoslashtirilgan dermatologiya va venerologiya ilmiy-amaliy tibbiyot markazida o‘tkazilgan klinik tadqiqotlar shuni ko‘rsatdiki, ishlab chiqarilayotgan kumush nanozarrachalari eritmasi teri yallig‘lanishi kasalliklari, xususan, ekzema, yuqumli dermatit, mikoz va boshqa xastaliklarda yordam beradi.
Ayni paytda mamlakatimiz to‘qimachilik va lok-bo‘yoq korxonalari tomonidan ishlab chiqarilayotgan mahsulotlarga biotsid xususiyat beradigan kumush nanozarrachalari qo‘shish zarurligi haqida muzokaralar olib borilmoqda. Bu, ayniqsa, issiq iqlim sharoitlarida juda ham muhim. Gannover universitetidagi (Germaniya) hamkasblarimiz bilan birgalikda o‘tkazilgan va nufuzli xalqaro ilmiy jurnallarda chop etilgan ko‘plab tadqiqotlar natijalari O‘zbekiston Fanlar akademiyasining Yadro fizikasi institutida sintezlangan nanokompozit materiallar konsentratsiyalaridan foydalanish ekologik xavfsiz va mutlaqo zararsiz ekanini yana bir bor isbotladi.
Nanotexnologiya atamasi ilk bor yapon olimi Norio Taniguchi (Tokyo Science University) tomonidan 1974-yili Yapon aniq mashinasozlik jamiyati anjumanida “Nanotexnologiyaning asosiy konsepsiyasi haqida” nomli ilmiy ma’ruzasida qo‘llanilgan. Biroq, bu sohada birinchilik, ko‘pchilikning fikriga ko‘ra, mashhur amerikalik fizik, kvant elektrodinamikasini yaratgan, Nobel mukofoti laureati Richardu Feynmanga tegishli deb sanaladi.
1959-yili Feynman o‘zining “U yerda, quyida joy to‘la” nomli mashhur ma’ruzasida o‘z qarashlarini bayon etgan. U muhandislarga Britanik ensiklopediyasining 24 ta tomini oddiy to‘g‘nagichning uchida joylashtirishni taklif qilgan. Feynman auditoriyaga, material va qurilmalarni atom yoki molekuryar darajada tayyorlashni ko‘zda tutadigan fantastik istiqbollar haqida so‘zlab beradi va pastga qarab boruvchi tamoyillarni miniatyur (o‘ta kichik) o‘lchamga keltirishga chaqiradi.
Nanotexnologiya rivojlanishining keyingi odimi Syurix IBM laboratoriyasidan (Shveytsariya) Genrix Rorer va Gerd Binnig tomonidan kashf qilingan ixtiro bilan bog‘liq. Ular skanerlovchi tunel mikroskopni kashf etdilar va buning uchun ular 1986 yilda fizika bo‘yicha beriladigan Nobel mukofoti laureatiga aylandilar. Bu haqida batafsil to‘xtalmagan holda, skanerlovchi tunnel mikroskopining ishini qyidagicha tavsiflab beramiz. Unga uncha katta bo‘lmagan kuchlanish berilgan o‘tkir igna material sirti bo‘ylab, taxminan 1 nm masofada harakatlanadi. Ignaning uchidan sirtga elektronlar tunnellashtiriladi va uncha katta bo‘lmagan tok hosil bo‘ladi. Uning kattaligi, ko‘p hollarda, igna bilan sirt o‘rtasidaga masofaga bog‘liq bo‘ladi. Bu masofaning birlik atom o‘lchamidan kichik kattalikka o‘zgarishi tokning keskin –bir necha barobar o‘zgarishini keltirib chiqaradi
Yaqin kelajakda suvni kimyoviy tozalash tizimlarida ham kumush nanozarrachalaridan foydalanish istiqbolli yo‘nalishlardan biriga aylanishi mumkin. Mamlakatimizda isitish tizimini modernizatsiya qilish bo‘yicha ishlab chiqilayotgan dastur doirasida ko‘p qavatli uylarni issiqlik bilan ta’minlashning yopiq tizimiga bosqichma-bosqich o‘tish va mahalliy qozonlar qurish rejalashtirilgan. Bunda har bir qozonga suvning qaynab ketishining oldini olish va xizmat muddatini uzaytirish uchun suvni kimyoviy tozalaydigan maxsus tizimlar o‘rnatish talab qilinadi. Ushbu tizimlar nafaqat avtomatlashtirilgan tartibda ishlashi, balki suv sifati va mahalliy iqlim sharoitlariga ham moslashtirilishi kerak.
Bundan tashqari, uglerod nanozarrachalari asosida ishlab chiqilgan nanokompozit materiallarni qo‘llash mumkin. Misol uchun, ulardan qishloq joylarda namunaviy loyihalar asosida barpo etilayotgan zamonaviy uylarda o‘rnatilayotgan suvni zararsizlantirish tizimlarida foydalanish mumkin. Ishlab chiqarilayotgan mazkur tizimlar soatiga 4 kub metr suvni zararsizlantirish quvvatiga ega bo‘lib, 60 Vt elektr energiyasi sarflaydi. Ultrabinafsha nurlanish asosida an’anaviy qo‘llanib kelinayotgan tizimlardan farqli ravishda nanotexnologiyalardan foydalanish qattiqlik va minerallashuv darajasi yuqori bo‘lgan suvni qayta ishlashda xavfsiz va barqaror zararsizlantirish imkonini beradi. Bunday xom ashyo va materiallardan foydalanish samarasida ularning narxi chet elda ishlab chiqilgan ana shunday mahsulotlardan qariyb uch barobar arzon bo‘ladi.
Ayni paytda mamlakatimizda gazni oltingugurt vodorodidan tozalash uchun, asosan, chet eldan olib kelinadigan qimmatbaho uskuna va kimyoviy moddalar talab qiladigan uslublardan foydalanilmoqda. Gazni oltingugurtdan tozalash uchun import o‘rnini bosadigan yangi adsorbentlar ishlab chiqish, shuningdek, mis nanozarrachalaridan foydalanish mahsulot tannarxini kamaytirish va adsorbatsiya xususiyatlarini yaxshilashni ta’minlaydi.