Naotexnologiyaga kirish
-bob.Nanotexnologiyaning rivojlanish tarixi
Yüklə 1,94 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
3-bob.Nanotexnologiyaning rivojlanish tarixi
Nanotexnologiyaning tarixini o’rganish materiallar olishdagi asosiy an’analar va yo’nalishlarni aniqlash uchun zarur. Nanotexnoligiya tarixini qadimdan ma’lum bo’lgan materiallardan va tabiiy jarayonlardan boshlab va ularga yangi tushunchalarni qo’llab o’rganish lozim.
Ravshanki, hahostrukturalar Erda hali hayot paydo bo’lmasdan avval mavjud bo’lganlar. Tabiatdagi juda ko’p hodisalarda nanostrukturalar qatnashadilar. Kosmik fazoda, havoda va suvda turli tarkibdagi va tuzilishdagi hanozarrachalar mavjud. Geologik jarayonlar ham nanometr masshtabdagi ob’ektlarning paydo bo’lishi va emirilishi bilan sodir bo’ladilar. Biroq ta’kidlash joizki, bu nanostrukturalarning shakllanishi atomlaring xossalari va tashqi sharoitlar bilan aniqlanadigan o’z-o’zicha jarayondir. Nanoo’bektlar qatnashadigan hodisalarni tadqiq etish nanotexnologiyalar uchun nazariy materiallar berishdan tashqari, sayoralarning paydo bo’lish
32
mexanizmlari, geoximik, meteorologik, fizik-kimyoviy jarayonlar haqidagi tasavvurlarni sezilarli darajada rivojlantiradi.
Erda hayotning paydo bo’lishi, tabiat tomonidan bu hayotni ta’minlash va rivojlantirish uchun nanostrukturalarni maqsadga muvofiq biosintezlashni o’zlashitirishining birinchi bosqichi bo’ldi. Haqiqatan ham, ixtiyoriy biologik hujayra o’zida nanomasshtabdagi membranalar (5-10 nm), ribosomalar (30 nm), oqsillar (4x76 nm), DNK (diametri 2 nm), mikroquvurchalar (diametri 30 nm) kabi elementlarga egaki, shular tufayli hujayra mavjud.
Undan tashqari, tabiat nanokompozitsiyali strukturalangan materiallardan keng foydalanadi. Misollarga qaraylik; dengiz mollyuskasi bo’rning nanozarrachalarini bir- biriga maxsus oqsillar va uglevodlarning aralashmasi bilan yopishtirib, nihoyatda mustahkam chig’anog’ini (rakovinasini) o’stiradi. Suyak to’qimasining har bir tolasi oqsil (konxialin) bilan o’rab olingan juda mayda, cho’zilgan (100 nm. gacha), apatitning prizmasimon kristallaridan iborat. Dentin va inson organizmidagi eng mustahkam biologik to’qima – tishlarning emali oqsil moddasiga botirilgan apatit kristallaridan tashkil topgan(3.1-rasm).
1.1-rasm. Tish emalining tuzilishi (D. Travis modeli): 1-organik qatlam, 2- apatitning anizotrop nanokristallari
Emal nihoyatda mayda (4-5 mkm) prizmalardan tashkil topgan bo’lib, o’z navbatida ular organik modda (1) va apatitning yassilangan kristallari (2) bilan birikkanlar.
Tabiatning “yutuqlarini” amalda foydalanish uchun tadqiq etish zamonaviy nanofanda nihoyatda muhim yo’nalish hisoblanadi. Eng jadal rivojlanishga bionanotexnologiya erishishi ravshan bo’lib qoldi, u hozirdayoq kasalliklar diagnostikasida, biomimetik materiallar olishda va boimimikriyaning printsiplaridan materialshunoslikda foydalanishda lol qoldiruvchi natijalar bermoqda.
Inson birinchi bor qachon nanoo’lchamli materiallarning afzalligidan foydalanishni boshlagani aniq ma’lum emas. Tarkibida oltinning nanozarrachalari 33
bo’lgan rubinli-qizil shishalarni Qadimgi Misrdayoq (eramizdan 1500y. avval) olishganlari haqida ma’lumotlar mavjud. (Rubin shihsasining rangi oltinni kolloid (mikroskopik) zarrachalarining o’lchamlari va miqdoriga bog’liq). Ammo, amorf matritsalarda (asoslarda) rang tuslanishining mexanizmini 100 yil oldin aniqlashga erishildi. Qadimgi degrezlar (cho’yan, po’lat, temir quyuvchilar) plastik deformatsiya mettodlaridan (bolg’aning materialga urilishi) va maxsus toblashdan foydalanib, amalda po’latda mustahkamlovchi tarkibida uglerod bolgan nanofaza hosil qilganlar. Arxeologik topilmalar kolloidli sistemalar tayyorlashning retseptlari antik olamda mavjud bo’ganligidan guvoh beradi. Gummiarabik qo’shilgan qurumning suvdagi kolloid eritmasi –“xitoyi siyohlar” Qadimgi Misrda to’rt ming yildan avvalroq paydo bo’lgan.
Ko’plab an’anaviy ma’lum keramika, shisha, tsement, metallar, qotishmalar, fotopardalar (fotoplyonkalar) sitallar kabi boshqa sun’iy materiallarning tarkiblarida nanostrukturalar mavjud yoki nanostrukturali tuzilishga egalar, va ular tsvilizatsiya taraqqiyotining turli bosqichlarida olingan.
Nanotexnologiyaning otalari deb yunon faylasuflari Levkipp va uning o’quvchisi Demokrit (eramizdan V asr avval) larni hisoblash mumkin. Demokrit birinchi bo’lib tarjimada “bo’linmaydigan yoki chaqilmaydigan” degan ma’noni anglatadigan “atom” so’zidan moddaning eng kichik zarrachasini tavsiflash uchun foydalandi. Biroq, IV asrda (eramizdan avvalgi 384- 322 yy.) Aristotelning kuchli obro’si va qarshiligi tufayli materiya tuzilishining atom gipotezasi fanning bir chekkasida deyarli 2000 yil qolib ketdi. Atomistik nazariya onda-sondagina, masalan, “Moddalarning tabiati haqiida” poemasida o’zini namoyon etardi xolos(Tit Lukretsiy Kar – eramizdan avvalgi I asr).
1661 yilda Robert Boyl Aristotelning materiyaga bo’lgan qarashlarini tanqid qiladi va mayda zarrachalarning potentsial muhimligini ko’rsatadi.
Jon Dalton tomonidan 1803 yilda zamonaviy atomistik nazariyaning asoslari ta’riflab berildi. Y. Ya. Bertselius (1779-1848) ning ishlari atomli- molekulyar nazariyaga kuchli turtki berdi.
XVIII-XIX asrlarda olimlar Uejvud, Devi, Dager, Neps, Tolbot, Archer, Kennet, Maksvelllarning faoliyati bilan bog’liq holda fotografiya va fotografiya materiallarining texnologiyasi jadal rivojlanadi.
1857 yilda M.Faradey shishalarning kolloidli ranglanish mexanizmini tushuntirishga harakat qiladi. Bu o’lchamli effektlarni tadqiq etishga birinchi bor urinish edi. Faradey birinchi bo’lib o’tkazgichlarning elektrik portlashi - nanozarralar olishning metodlaridan birini tadqiq qildi.
1905y. Sveytsariyalik fizik Al’bert Eynsteyn shakar molekulasining o’lchami 1 nm atrofida bo’lishini isbotlagan ishini chop etdi.
1908 y. Gustav Mi metallning turli tabiatli va shaklli zarrachalri tomonidan shishani ranglashining nazariyasini yaratdi.
1928 y. G.A.Gamov tomonidan tunnel effekti kashf etildi, bu kashfiyot nanostrukturalarni tadqiq etishning zamonaviy metodlarining asosi hisoblanadi.
1928 y. Yaqin maydonni skanerlovchi optik mikroskop qurilmasining printsipial sxemasi taklif etildi.
1931y. Nemis olimlari Maks Knoll va Ernst Ruska nanoob’ektlarni birinchi marta tadqiq etishga imkon bergan elektron mikroskopni yaratdilar.
1932 y. Gollandiyalik professor, 1953 yilning Nobel mukofoti laureati Frits Tsernike fazali- kontrastli mikroskop kashf etdi. Bu mikroskop optik mikroskopning varianti bo’lib, u tasvir detallarining ko’rish sifatini yaxshiladi va uning yordamida tirik hujayralarni tadqiq qildi.
34
1939 y. Simens kompaniyasi, unda Ruska ishlardi, ajratish qobiliyati 10 nm bo’lgan elektron mikroskopni kommertsiya maqsadida ishlab chiqdi.
1956 y. Uxlir nanog’ovakli kremniyni kashf etdi. 1959 y. R.Feynman Amerika fiziklar jamiyatida “Pastda joylar juda-juda ko’p. Fizikaning yangi olamiga marhamat” dokladini qildi. U fizikaning fundamental qonunlari alohida atomlardan “konstruktsiyalar” yaratishni ta’qiqlamasligini ko’rsatdi. 29 dekabr 1959 yil nanotexnologiyalarning tug’ilgan kuni hisoblanadi.
1966 y. Amerikalik fizik Rassel Yang STM tunnelli zondini ignasi ostidagi taglikni va nanotexnologik qurilmani 0,001 nanometr aniqlikkacha ko’chishini ta’minlaydigan p’ezodvigatel yaratdi.
1961-1967 yy. Amerikalik biologlar (R. Xolli, X. Koran va M. Nirenberglar) tomonidan genetik kod strukturasining kashf qilinishi.
1968y. Amerikaning Bell kompaniyasini ilmiy bo’limining xodimlari Al’fred Cho va Jon Arturlar sirtlarni qayta ishlashda nanotexnologiyaning nazariy asoslarini yaratdilar.
1971 y. Rassel Yang zondli mikroskopning proobrazi bo’lgan Topografiner asbobining g’oyasini taklif edi. Bunday qurilmalarni uzoq muddatlarda yratilishining sababi atomar strukturalarni kuzatish ularning holatini o’zgartirib yuborishi bilan tushuntiriladi, shuning uchun o’rganilayotgan moddani buzmaslik uchun printsipial yangi yondashuvlar talab etilardi.
1971 y. - Bell va IBM kompaniyalari (AQSh) tomonidan birinchi biratomli yarimo’tkazgichli pardalar – “kvant o’ralar, quduqlar” olindi. Amaliy nanotexnologiya – kichiko’lchamli yarimo’tkazgichli strukturalar texnologiyasi davri boshlandi.
1974 y. Yaponiyalik professor Norio Taniguchi “Nanotexnologiyalarning asosiy printsiplari” deb nom olgan dokladida birinchi bor “Nanotexnologiya” terminini qo’lladi.
1975 y. Kvantli iplar va kvantli nuqtalarning mavjud bo’lish mumkinligi nazariy jihatdan qarab chiqildi.
1977 y. Amerikalik student Dreksler tomonidan molekulyar zanjirlardan foydali ob’ektlarning gipotetik yig’ilishini anglatadigan “nanotexnologiya” so’zi ishlatildi.
1978 y. German hammualliflari bilan klasterlarni tavsiflash uchun “jele” modelini ishlab chiqdi.
1981 y. Mayda metalli klasterlarni olish usuli amalga oshirildi. G.Gleyter tomonidan nanomateriallarning kontseptsiyasi ishlsb chiqildi, bu kontseptsiyada bosh rolni qattiq jismlarning xossalarini sezilarli o’zgartira oladigan chegara sirtlariga qaratildi. 1982 y. - IBM kompaniyasining avstriya filiali (Tsyurix) xodimlari Gerd Binning va Genrix Rorerlar (1986 yil Nobel mokofoti laureatlari) skanirlovchi tunnelli mikroskopkni yaratdilar. Bu mikroskop o’tkazuvchan materiallarning sirtidagi atomlarning joylashuvining uch o’lchovli manzarasini olishga imkon berdi. STM Topografinernikiga o’xshash printsda ishlardi, ammo shveytsariyaliklar uni Yangdan mustaqil holda yaratdilar, katta ajratish qobiliyatiga erishdilar, kaltsiyli- iridiyli- qalayli kristallardagi alohida atomlarni bila oldilar. 1983 y. V.N.Lapova va L.I. Trusovalar nanokristalli nikel oldilar, unung mustahkamligi polikristalli namunanikidan ikki marta ortiq edi[4]. 1985 y. Uchta amerikalik ximiklar Harold Kroto, Robert Kyorl va Richard Smeli fullerenlarni kashf etdilar va 1991 yilda eksperimental olingan, nanoquvurlar degan nomni olgan materiallarning texnikasining keskin o’sishini belgilab berdilar.
35
1986 y. Gerd Binnig skanirlanuvchi atom –kuch mikroskopni yaratdi, u ixtiyoriy materiallarning (faqat o’tkazgichlarning emas) atomlarini korishga va ularni manipulyatsiya qilishga imkon berdi. 1986 y. E. Drekslerning nanofanning bibliyasi deb nomlangan -“Ijod mashinalari: nanotexnologiyalar erasi yaqinlashmoqda” kitobi nashr etildi. Unda Dreksler molekulalarni yig’ishni, ularni dekompozitsiyalashni, qayta yaratish dasturini nanokompyuter xotirasiga yozishni va bu dasturlarni realizatsiyalashni amalga oshira oladigan molekulyar robotlarni tafsifladi. Nanotexnikaning bir necha o’n yillarga mo’ljallangan rivojlanish prognozi 20 yil davomida vaqtidan oldin, qadamma-qadam, mo’jizali shaklda amalga oshib kelmoqda. 1986 y. - Amerikalik fizik A. Eshkin lazerli pintset - suyuq muhitlarda fokuslangan lazer nuri yordamida mikro- va nanoob’ektlar ustida manipulyatsiyalash qurilmasini yaratdi. 1987 y. Kvantli o’tkazuvchanlikni nuqtaviy kontaktlarda kuzatildi. T.A.Fulton va G.J. Dolanlar bir elektronli tranzistorni birinchi bo’lib yaratdilar. 1987-1988 yy. - P.N.Luskinovich rahbarligida “Delta” ITI (Rossiya)da nanozarrachalarni zond uchidan yo’nalishli termik desorbtsiyasini amalga oshirilgan nanotexnologik qurilma yaratildi. 1987 y. - Frantsuz fizigi J. M. Len “o’zitashkillanish” va “o’ziyig’ilish” tushunchalarini yo’lga qo’ydi. 1989 y. - Molekulyar avtomatlar yaratish mumkinligi ko’rsatildi. IBM firmasi ishlab chiqqan skanirlanuvchi tunelli mikroskop yordamida nikel kristali sirtiga ksenonning 35 atomidan uchta harf (IBM) Donald Eygler tomonidan chizildi. Keyingi ishlar turlicha materiallarda bajarilgan atomlarni sirtlarda “ishonchli joylash” mumkinligini tasdiqladilar. Shu vaqtdan boshlab submolekulyar yig’ish reallik bo’lib qoldi. 1989 y. Zelenograd shahrida (Rossiya) hozirgi vaqtda nanotexnologik komplekslarni ishlab chiqadigan eng yirik kompaniya - NT-MDT tashkil etildi. 1990 y. “Nanotexnologiya” jurnalining birinchi soni xorijda chop etildi. 1991 y. Muallifi E. Yablonovich (AQSh) “fotonli kristall” deb atagan birinchi uch o’lchovli sun’iy metamaterial olindi. 1991 y. Yapon fizigi Sumio Iijima tomonidan birinchi uglerodli nanoquvurlar olindi.
1991 y. AQSh larida Milliy ilmiy fondning birinchi nanotexnologik dasturi ish boshladi. Yponiya hukumati ham o’xshash faoliyat to’g’risida g’amxo’rlik qildi. Evropada bunday tadqiqotlarni davlat miqyosida jiddiy qo’llash 1997 yildan boshlandi. 1997 y. Yozish zichligi 2,6 Gbit/kv.dyum (1,2 Gb/sm 2 ) juda katta bo’lgan disklarni ishlab chiqish boshlandi. 1998 y. Nanoquvurlar asosida dastlabki maydonli tranzistorlar yaratilddi. Uzunligi 300 nm dan katta bo’lmagan nanoquvurlar texnologiyasi yaratildi. 1999 y. Mikroelektronikaning element bazasi 100 nm yoki 0,1 mkm.li marrani egalladi. 1999 y. Amerikalik fiziklar M. Rid va J. Turlar tomonidan bitta molekula ustida ham, molekulalar zanjiri ustida ham manipulyatsiya qilishning yagona printsiplari ishlab chiqildi. 2000 y. - Nanotomografiya - 100 nm ajratishli modda ichki tuzilishining uch o’lchovli manzarasini yaratish printsipi ishlab chiqildi. 36
2001 y. IBM kompaniyasining mutaxassislari uglerodli nanoquvurlar materialli maydonli tranzistorlar asosidagi mantiq mikrosxemalarining dastlabki namunalari yaratildi. 2002 y. Uglerodli nanoquvurni DNK molekulasi bilan sintezlash yo’li bilan birinchi bionanomexanizm asoslari yaratildi (S .Dekker, Gollandiya). 2003 y. Tadqiqotchilarning xalqaro jamoasi tomonidan inson geni shifri ochildi. 2003 y. Yuta univarsitetining professori Feng Lyu Frans Frans Gissiblning islanmalaridan foydalanib atomli mikroskop yordamida elektronlar orbitasining korinishini ularning yadro atrofidagi harakatning g’alayonlashini tahlil etib yasadi. 2004 y. Grafitning geksogonal panjarali monomolekulyar pardalari - grafen namunalari olindi (IPTM ,RFA). 2001-2005 yy. R. Kornberg rahbarligi ostida amerikalik tadqiqotchilar jamoasi tomonidan hujayralarning genetik ma’lumotni nusxalash mexanizmini shifri ochildi. 2006 y. IBM kompaniyasi xodimlari tomonidan bitta uglerodli nanoquvurda shakllantirilgan mikrosxema kabi 10- tranzistorli mikroelement ishlab chiqildi. 2007 y. AQSh, Germaniya va Gollandiyalik fiziklarning internatsional guruhi tomonidan 0,05nm subatom ajratishli skanirlanuvchi elektronli mikroskop ishlab chiqildi (TEAM). 2007 y. Diametri 100 nm dan kichikroq nanozarrachalar yordamida nanoo’lchamli rasmlarni tezkorlik bilan yaratishga imkon beruvchi bosma texnologiyasi ishlab chiqildi. 2007 y. Texnologiya instituti (Jorjiya shtati, AQSh) xodimlari tomonidan 12 nm ajratishli va yo’lakchalarni 1 mm/s dan kattaroq tezlik bilan surtay oladigan skanirlanuvchi nanolitografiya texnologiyasi ishlab chiqildi.
Nanotexnologiyalarning tarixini o’rganish bir necha asosiy yo’nalishlarni ajratishga imkon beradi: nazariy tasavvurlarning rivojlanish tarixi; nanostrukturalarni tadqiq etish metodlarining yaratilish tarixi; nanomateriallarni olish tarixi.
Yüklə 1,94 Mb. Dostları ilə paylaş:
|