Signallarni uzatish usullari Reja: Yuqori

Nano o’lchamli yupqa qatlamlarning tuzilishi va xossalari

Reja:

1. 
   
   Nano o’lchamli yupqa qatlamlarning tuzilishi
   
2. 
   
   Nano o’lchamli yupqa qatlamlarning xossalari.
   
3. 
   
   Nano o’lchamli texnologiyalarning yaratilishi.
   

Bugun yurtimizda yoshlarning ilm yo’lida izlanib, yangilik yaratib, muvaffaqiyat va yutuqlarni qo’lga kiritishi uchun beqiyos imkoniyatlar yaratilmoqda. Bu g’amxo’rlikka javoban iste’dod va salohiyatini ishga solib, ilmiy tadqiqotlar ustida qizg’in ish olib borayotgan yigit-qizlar shijoatini ko’rib quvonasan, kishi. «Barkamol avlod yili»da ham yoshlarimiz jamiki sohalarda ko’plab faxrli natijalarga sazovor bo’lishdi. Toshkent davlat texnika universiteti "Nanotexnologiya" kafedrasi dosenti Dilnoza Toshmuhammedova ham fizika sohasi rivojiga ulush qo’shish niyatida tinmay izlanayotgan yoshlardan biri. Yaqindagina u o’zining eksperimental tadqiqotlari asosida Respublikada birinchilardan bo’lib nanoelektronika sohasida doktorlik dissertasiyasini muvaffaqiyatli himoya qildi. Ma’lumki, hozirgi kunda yangicha amaliy usullarning asosi sifatida qaralayotgan nanotexnologiya fizika (asosan elektronika), kimyo, tibbiyot, qishloq xo’jaligi, ekologiyaga oid sohalar da yanada samarali foydalanish uchun qo’l kelmokda. Shu bois Dilnoza mazkur yo’nalishda tajriba va tadqiqotlar olib borib, noyob va yangicha xususiyatlarga ega bo’lgan nanoplyonkalar hamda nanokristallarning ion implantasiyasi usulida hosil qilinishini isbotlashga muvaffaq bo’ldi. U ayni paytda o’z sohasi bo’yicha dosent, fizika-matematika fanlari doktori darajasiga erishdi. Ushbu ilmiy ishdan ko’zlangan asosiy maqsad, nanoo’lchamli materiallarni olish, ularning fizik kimyoviy xususiyatlarini o’rganish va ular asosida yangi xususiyatli elektron asboblar va qurilmalarni yaratishdir. Umuman, nanotexnologiyaning, jumladan, nanoelektronikaning rivojlanishi barcha jabhalarda ishlatiladigan elektron asboblar va qurilmalarning yangi va mukammal hamda o’ta sezgir turlarini yaratish bilan bir qatorda, respublikamiz xomashyo zahirasini 10-100 martagacha tejash hamda ekologik muhitga ta’sirini kamaytirish imkonini beradi. Ushbu tadqiqotni amaliyotga tatbiq etish, eng avvalo, kundalik hayotimizda qo’llanadigan kompyuter xotirasini kuchaytirish va uning operativ xotirasini oshirishda qo’l kelishi, mazkur qurilmaning extiyot qismlarini tashqi muhit ta’siridan asrashga xizmat qilishi bilan ahamiyatlidir. Bundan tashqari, kashfiyotdan tibbiyotda xastalikning eng og’ir asoratlarini davolashda foydalanish mumkin ekan. Misol uchun, bosh miyadagi shishlar nanorobot uskunasi yordamida aniqlanib, shu joyning o’ziga ta’sir o’tkazilib, kasallik rivojlanishi to’xtatiladi. Qon tomirlari orqali kishi organizmida paydo bo’lgan o’simtani jarrohlik amaliyotisiz butkul chiqarib yuborish mumkin bo’ladi. Kishi biror-bir kasbning boshini tutdimi, albatta, shu kasbi orqali jamiyatga nafi tegishini istaydi. Yosh olima ham ayni maqsadda mamlakatimizdagi eng nufuzli oliy ta’lim dargoxlaridan biri sanalmish Abu Rayhon Beruniy nomidagi Toshkent davlat texnika universitetida faoliyat yuritib kelmokda. D.Toshmuhammedova bu yerda nanomateriallarning axborot tizimlaridagi istiq bollariga oid beshta fandan talabalarga saboq beradi. Zero, nanotexnologiya sohasini rivojlantirishda yosh mutaxassislar malakasi har jihatdan zarurdir. O’z navbatida, bu mamlakatimiz va jahon miqyosida o’tkazilayotgan ilmiy anjumanlarda faol ishtirok etishni ham taqozo etadi. AQSh, Fransiya, Germaniya, Rossiya, Qozog’iston davlatlarida bo’lib o’tayotgan xalqaro olimlar uchrashuvlarida muntazam ravishda qatnashib kelayotir. Shu bilan birga olimaning qator xalqaro tanlovlarda ishtirok etib, qo’lga kiritgan grant mablag’lari evaziga yangi-yangi loyihalarni amaliyotga tatbiq etayotgani taxsinga sazovor. O’ta egiluvchan mikrosxema. Tokio universitet olimlari Maks Plank nomidagi Berlin instituti tadqiqotchilari bilan hamkorlikda o’ta elastik va ingichka mikrosxema yaratishning uddasidan chiqishdi. Bu haqida «Sayns Nyus» manbasida ma’lum qilindi. Mikrosxemaning qalinligi 2 nanometrga teng. E’tiborlisi, ushbu mikrochip organik moddalardan tayyorlangan. Ilmiy yangilikni ishlab chiqishda esa asosiy material sifatida qalinligi 12 mikrometrga teng poliamid qatlamdan foydalanilgan. Umuman, mikrosxema 26 mikrometr qalinlikda bo’lib, uni 0,1 millimetr radiusida egish mumkin. Ishlanma mualliflarining gaplariga qaraganda, yangi turdagi mikrosxemaning qo’llanish sohasi juda keng. U egiluvchan displey (ekran) va tibbiy jihozlarni yaratishda ayniqsa qo’l keladi. O’ta o’tkazuvchanlik xossasi. Uning kashf etilganiga 100 yil to’ldi. Fizikada ulkan kuch — atom energiyasi ixtiro qilinganidan so’ng ilm-fan va texnika tarakqiyotida sezilarli o’sish kuzatila boshlandi. Negaki, shu davrdan keyin fizikaga e’tibor kuchayib, insoniyat fanga global muammolarni hal etishdagi asosiy manbalardan biri sifatida qarashni o’rgandi. Bu jarayon fizik olimlarni yanada ruxdantirib, ular tomonidan bir qator olmashumul ixtirolar yaratilishiga turtki bo’ldi. Mazkur kashfiyotlardan biri — yuqori xaroratdagi o’ta o’tkazuvchanlik hodisasining aniqlanganiga ham bir asr to’ldi. Shu o’rinda savol tug’iladi: mazkur kashfiyotning asl ma’nosi, mazmunmohiyati nimadan iborat edi? Fizik olimlarning izohlashicha, bunda, eng avvalo, metall jism — o’tkazgichning ichki tuzilishi borasida fikr yuritish lozim. Ta’kidlanishicha, uning qattiq tashqi sinchi (karkasi) kristall panjarani hosil qilib, metall atomlar uning atrofida harakatlanadi. Fazo(makon)da esa atomlar orasida yengil harakatlanuvchi elektronlar va «begona» atomlar bo’ladi. Tok manbai ulanganda o’tkazgichda elektr toki paydo bo’lib, u metaldagi elektronlar harakatini ko’rsatadi. Ular panjaraning tebranma harakatlanuvchi va «begona» atomlari bilan to’qnashadi. Bu xaotik (betartib) holat natijasida elektronlarning dastlabki tartibli harakati to’xtaydi: Shuning u quvvat manbai (batareya) o’chirilganda tok tez so’nadi, uning energiyasi esa issiqlikka aylanadi. Elektronlarning dastlabki tartibli harakatining shu tarzda to’xtab qolishi o’tkazgichning qiyosiy qarshiligiga xizmat qiladi. Bundan roppa-rosa 100 yil avval, ya’ni 1911 yilda golland fizigi X. Kammerling-Onnes yuqoridagi jarayonlarni chuqurroq tatbiq etish maqsadida simob qarshiligini o’lchaydi. Avvaliga tajriba kutilganidek kechdi: harorat pasayishi bilan qarshilik ham kamayib bordi. So’ngra harorat ko’rsatkichi taxminan 4 Kelvin(Selsiy shkalasida noldan 269 darajada past)ga yetganda qiziq holat kuzatildi: qarshilik birdaniga nolga tushib ket-di. Shu bilan birga, keyingi haroratni pasaytirish (sovitish) jarayonlarida qarshilik sezilmadi. Shunday qilib, o’ta o’tkazuvchanlik — qarshilikning to’liq yo’qolishi hodisasi aniqlandi. Mazkur holatni batafsil o’rgangach, olimlar qator xulosalarga kelishdi. Xususan, agar o’ta o’tkazuvchan halqada tok hosil bo’lib, tok manbai o’chirilganda ham u saqlanib qolar ekan. Vakt o’tishi bilan o’ta o’tkazuvchanlik xossasi keng ko’lamda qator moddalarni o’rga-nish uchun tatbiq etildi. Natijada, ularning har biri o’zi uchungina xos kritik holat (moddaning suyuq holati bilan bug’ holati o’rtasidagi farq yo’qolgan £j payt), aniqrog’i, qarshilik yo’qoladigan haroratga ega ekanligi ma’lum bo’ldi. Keyingi tadqiqotlarda esa mazkur natijalarga tayangan holda yangidan-yangi o’tkazuvchan materiallar ishlab chiqildi. «Sayns nau» manbasida keltirilishicha, 1986 yili shveysariyalik fiziklar A.Myuller va G.Bednors materiallarning yangi sinfini o’rganishni boshladi. Jarayonda kislorod, mis va C ounter supports N otch ed sample ( Н а, K, Li) Stacked pi ezo metallarning oksakuprotlar deb nomlanuvchi guruhi tadqiq etildi. Olimlarning kuzatuvlari bu materiallar oddiy o’tkazgichlarga o’xshamasligini ko’rsatdi. Boisi, ularning yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlik xossasi juda ajablanarli edi. A.Myuller va G.Bednors esa tadqiqot olib borib, mazkur moddalarning kritik haroratini birdaniga taxminan 40 K.ga ko’tarishga muvaffaq bo’lishdi. Ushbu muvaffaqi-yat yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlikning kashf etilishiga olib keldi. Ko’p o’tmay, 1987 yili amerikalik fizik olim P.Chu oksokuprotni 100 K. kritik haroratda sintez qildi. 1989 yili esa bu borada rekord o’rnatildi: ko’rsatkich taxminan 125 K.ga yetdi. Yuqorida aytilganidek, qarshilik elektronlar va boshqa zarralarning to’qnashishi hamda tebranma harakati natijasida vujudga keladi. Bu faqat o’ta o’tkazuvchanlik xossasiga ega materialda emas, balki barcha metallarda kuzatiladi. Shu o’rinda ta’kidlash joizki, yetakchi fizik olimlar yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlik xossasining kashf etilishi va tadqiqotlar natijasida haroratning kritik ko’rsatkichi 125 K.gacha oshirilganini bu miqdoriy yutuq emas, balki prinsipial sifat borasidagi muvaffaqiyatdir, deya izohashmoqda. Sababi, ushbu qonuniyat tatbiq etilgunga qadar yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlikning muhim xossasi tadqiqotlardan birida kuzatilgandi. Lekin o’shanda o’ta o’tkazuvchanlik xossasini tajribada namoyon etish uchun suyuq geliydan foydalanilgan va jarayonda qator qiyinchiliklar kuzatilgandi. Shuning uchun o’ta o’tkazuvchanlikning ko’llanilishi elementar zarralarning tezlatgichi tipidagi kurilmalar bilan cheklangan. O’ta o’tkazuvchanlik xossasining kashf etilishi o’tkazgichni suyuq azot (uning qaynash harorati 77 K.) bilan sovitish imkonini beradi. Buning qator ustunliklari ham bor: azot bilan tajriba o’tkazish suyuq geliyga nisbatan taxminan ming marta kam xarajat talab etadi. Azot moddasi yordamida sovitish texnologiyalarining keng joriy etilishi esa o’ta o’tkazuvchanlikni texnikada yanada kengroq qo’llash imkonini beradi. Umuman olganda, yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlik xossasining kashf etilishi kutilmaganda yuz berdi. Ahamiyatlisi, fizika fanidagi muhim, ayni paytda tasodifan qilingan bu ixtiro soha mutaxassislari bo’lmagan shaxslar tomonidan amalga oshirilgan. Undan keyingi davrda turli mamlakatlarning kimyo sohasi olimlari oksokuprotlarni kerakli tartibda sintez qilib,ularning qarshiligini haroratga bog’liq holda o’rganishdi. Hozirga kelib, fizik olimlarni qiziqtiruvchi yana bir jihatga tobora e’tibor kuchaymokda. Aniqroq aytganda, mutaxassislar yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlikdan tashqari xona haroratidagi o’ta o’tkazuvchanlik xossasining ham borligini ta’kidlashmoqda. Agar mazkur xossani tajriba orqali aniqlashning imkoni tug’ilsa, u holda hozircha aql bovarqilmasdek tuyuladigan yangi kashfiyotlar amalga oshirilishi mumkin ekan. Masalan, ishlayotganda o’zidan issiqlik ajratishi va o’tkazgichdan tok o’tganda ortiqcha energiya sarflanib, apparatning qizib ketishi sababli ko’p elektr texnik moslamalarining ishdan chiqish holati kuzatiladi. O’ta o’tkazuvchanlik xossasiga ega materiallarning ko’llanilishi esa issiqlik samarasi va ta’sirini keskin o’zgartirishga imkon yaratib, kurilma umrini uzaytirishi mumkin bo’ladi. Shu bilan birga, o’ta o’tkazuvchanlik xossasi sababli maishiy hayotda ham bir qancha qulayliklarni yaratish mumkin. Birgina misol: atmosferaning qizishiga sabab bo’ladigan energiyaning to’rtdan bir qismi elektr uzatuvchi tarmoqlar tufayli havoga chiqariladi. O’ta o’tkazuvchan kabellardan foydalanish esa bu boradagi muammolarni yechishga ham yordam beradi. Xulosa o‘rnida taklif Yuqoridagilardan kelib chiqib, bir qancha amaliy takliflar kiritishni maqsadga muvofiq deb topdik. M. Toirovning davlatimizda «Nanotexnologiya» jurnalini tashkil etish taklifini qo‘llab-quvvatlash lozim. Mamlakatimizning barcha tabiiyilmiy va oliy texnika o‘quv yurtlarida kvant mexanikasi o‘quv predmetini davlat ta'lim standartiga kiritish ham foydadan xoli emas. Shuningdek, oliy o‘quv yurtlarining fizika, fizika-texnika, kimyo fakultetlarida «nanotexnologiya» va «nanomateriallar» ta'limining keng yo‘lga qo‘yilishi, bu yo‘nalishlar bo‘yicha bakalavr va magistratura ta'lim bosqichlarining hamda nanotexnologiya kafedralarining tashkil etilishi yurtimizda mazkur sohaning istiqbolini belgilab beruvchi omillardan bo‘lishi, shubhasiz. Kelajak reaktorlari 1-lavha: gibrid reaktor elektr quvvatini qayta ishlaydi, ammo bu uning asosiy vazifasi emas. Bu boradagi muhimlik shundaki, yangi turdagi qurilma amaldagi AESga nisbatan xavfsizroqdir. Fiziklarga yadro chiqindilarini qayta ishlash usullarining ko‘pi ma'lum. Ushbu soha mutaxassislari "chiqindi" atamasini unchalik yoqtirmaydilar. Ammo bir tipdagi reaktordan ajralib chiqqan qoldiqni ikkinchi tip uchun yoqilg‘i sifatida qo‘llash mumkinligini ham biladilar. Soha odamlari ko‘p yillardan beri so‘nggi yaroqsiz chiqindilarni o‘n yil davomida yerostida saqlash usulidan yaxshirog‘ini orzu qilib kelardilar. Xo‘sh, niyatlar amalga oshdimikan? Olimlar yaqinda yaratilgan yangilik shu savolga ijobiy javob bo‘la olishini ta'kidladilar. Ma'lumki, AES ishlashi davomida tarkibida uzoq vaqt yashab qoluvchi radioaktiv elementlar mavjud transuranli chiqindilar ajralib chiqadi. Bu yadro quvvatini yomon ko‘radigan tabiat himoyachilarining birinchi darajali muammosi hisoblanadi. Parnik gazlari va boshqa boshog‘riqlar yuqoridagining oldida holva. Shu kungacha bu borada yaratilgan yechimlarning birortasi ideal darajaga ko‘tarila olmagan edi. "Agar kimlar uchundir tabiatni sevish mushkul bo‘lsa va qimmatga tushsa, marhamat qilib asrlar emas, balki mingyilliklargacha chidamli chiqindixona barpo eting. Shunda six ham kuymaydi, kabob ham", - deyishadi "yashillar". Tabiatshunoslarning gapiga quloq solgan atom quvvati bilan shug‘ullanadiganlarning ayrimlari bu boradagi eng mos joy deb AQShdagi Yukk tog‘ini tanlashdi. U yerda 10 mlrd. dollardan ortiq narxga baholanayotgan loyiha qad rostlashi rejalashtirilgan. Maqsad - ko‘p tizimli yerosti yo‘llaridan iborat, to‘liq avtomatlashtirilgan, devorlari titandan bo‘lgan bir nechta qatlamli inshoot barpo etib, u yerda nurlangan yoqilg‘ini saqlash. Ammo chiqindilarni kosmosga jo‘natish yoki Yer qobig‘iga ko‘mish haqida gapirish qandaydir ekzotik ertakka o‘xshaydi. U holda yana takliflar bormi? AQShning Texas universitetida olim Mayk Kotschenreyter boshchiligidagi tadqiqotchilar guruhi gibrid ko‘rinishdagi sintez- parchalanish qurilmasini yaratdilar. Markazida neytron manbai mavjud bo‘lgan va sintez reaktsiyasiga asoslanib ishlovchi CFNS(Compact Fusion Neutron Source) reaktori yengil suv bilan faoliyat yurituvchi odatiy AESlardan ajralib chiqadigan transuran chiqindilar yordamida ishlaydi. 2-lavha: Texas universiteti yaratgan reaktor tasviri shunday. CFNSning boshqa sintez reaktorlaridan farqi shundaki, hajm jihatdan ancha kichik bo‘lsa-da, katta quvvat(100 MVt)da ishlashdan tashqari tig‘iz neytron oqimiga ega. Uning tuzilishi 2016 yili Frantsiyada qurilishi rejalashtirilgan xalqaro reaktorlar bayroqdori - ITERga o‘xshab ketadi. Biroq detallarida bir qator tafovutlar ham mavjud. Masalan, texasliklar kashfiyotidagi magnit g‘altagi original ko‘rinishga ega. Shu sohaga yaqin odamlar yadro sintezi reaktsiyasi uchun turli yoqilg‘ilar - deyteriy plyus tritiy, deyteriy plyus geliy-3, deyteriy plyus deyteriy va boshqalar qo‘llanilishidan xabarlari bor. Birinchi variant(deyteriy plyus tritiy) eng odatiysi hisoblanadi. Uning harorat va plazma zichligiga nisbatan ehtiyoji kam, bundan tashqari, vaqtdan yutish imkonini beradi, ammo kamchiliklari ham yetarlicha. Undagi kuchli neytron radiatsiyasi inson uchun xavfli, shuningdek, reaktor tuzilishida radioaktivlik darajasi juda yuqori bo‘ladi. Shuning uchun mutaxassislar kelajakda deyteriy plyus geliy-3 dan (uning katta zahiralari Oyda borligi aniqlangan) keng foydalanishni o‘ylashmoqda. Buning uchun hali ko‘p ish qilish kerak. Hattoki gigant ITERda ham deyteriy-tritiy yoqilg‘isidan foydalanilishini hisobga olsak, yuqoridagi taklif chakki emas. Xullas, Mayk va uning kasbdoshlari neytronlar bilan bog‘liq muammolarga boshqa tarafdan yondashmoqdalar. "Kim bizga xalaqit bersa, o‘shandan yordam olamiz", - deya ta'kidlashmoqda ular. Texasliklarning fikricha, CFNS oldida arzon yoqilg‘i topish muammo bo‘lmaydi. Mazkur reaktor ishlatilgan yadro yoqilg‘isini bombardirovka qiluvchi va shu orqali transmutatsiya jarayoni (elementlarni o‘zgartirish)ni tezlashtirishga xizmat qiluvchi neytronlarning tezkor oqimini yaratib beradi. Natijada gibrid reaktor ichiga "yashirilgan" radioaktiv chiqindilar xavfsizroq bo‘lgan elementlarga aylanadi. CFNSning bu darajaga yetishish kaliti divertor nomli detalga bog‘liq. U magnitli qopqon markaziga ilingan plazma simdan ajralib chiqadigan zarralar va nurlanish oqimini o‘ziga qabul qiladi. Okeanortilik olimlar mazkur foydali detalga "Super X" nomini berdilar. U sintez reaktori o‘zagidan kelayotgan quvvat oqimiga salbiy ta'sir o‘tkazmaslikdan tashqari, boshqa xususiyatlari bilan muqobillaridan besh marotaba yaxshiroqdir. Xususan, uning bir donasi yengil suv bilan ishlaydigan 10-15 dona AESdan ajralib chiqqan yoqilg‘i qoldiqlari bilan bog‘liq muammoni samarali hal qilishga qodir. Bu haqida universitet elektron saytida atroflicha ma'lumot berilgan. 3-lavha: Ushbu yadro quvvati kompleksini yanada mukammallashtirish uchun olimlar yangi turdagi yoqilg‘i tsiklini taklif etmoqdalar. U nurlangan yadro yoqilg‘isini tozalab, qayta ishlatish uchun bir nechta bosqichda ishlaydi. AESda ishlatilgan yoqilg‘idan ajralib chiqqan transuran elementlar avvaliga yengil suvli yadro reaktorlariga yuborilib, u yerda issiqlik neytronlari yordamida transmutatsiyaga uchratilib, 75 foiz qismi ajratib olinadi. Ikkinchi bosqichda qo‘lga kiritilgan qism yana qayta ishlanib, gibrid reaktorlarda sintez va bo‘linish jarayonlari uchun qo‘llaniladigan zarur elementlarga aylantiriladi. Qolgan yadro chiqindisining eng xavfli 24 foizi kuydirilib, yo‘q qilinadi. Faqatgina bir foiz chiqindi saqlash uchun geologik yerosti omborlariga jo‘natiladi. Shunday qilib, gibrid reaktorli kompleks 99 foiz transuran chiqindilarni zararsizlantirishga yordam beradi. Bunga biz yuqorida tilga olgan mutaxassislar guruhi "Fusion Engineering and Design" jurnalida e'lon qilgan ilmiy maqolasida keng va atroflicha ma'lumot berib o‘tganlar. Kotschenreyter va uning hamkasblarining fikricha, ushbu loyiha orqali insoniyatni yadro davridan muqobil quvvat turlari(quyosh, shamol, to‘lqinlar)ni to‘ldiruvchi termoyadro davriga o‘tish oralig‘idagi bosqich vazifasini o‘taydi. Ayni paytda sanoatda iste'molchilarga tok yetkazib beruvchi va an'anaviy AESga narx bo‘yicha raqobatbardosh sintez reaktorlarining istiqboli nurli deyish mumkin. Texasliklarning yangiligi deyarli chiqindisiz ishlash texnologiyasiga ega. Bitta qurilmada termoyadro uskunasi bilan yadro reaktorini birlashtirish g‘oyasi oldindan mavjud bo‘lsa-da, "kovboylar shtati"dagi mutaxassislar buni birinchi bo‘lib amaliyotda ishonchli tarzda ko‘rsata oldilar. Ular yaratgan gibrid-qutqaruvchi nafaqat muhandislik, balki iqtisodiy nuqtai nazardan ham ancha qulay. "Super X" divertoriga hozirning o‘zidayoq AQSh va Buyuk Britaniyada shu sohada ish olib borayotgan ilmiy guruhlar qiziqish bildirgan. Agar Kotschenreyter o‘z tadqiqotlarini moddiy jihatdan muvaffaqiyatli ta'minlay olsa, FFTSning yanada kengaytirilgan modelini yaratishni maqsad qilgan. Bugungi kunga qadar (2018-2019) dunyoda nanotexnologiyalar va nanoproduktsiya nima ekanligini tasvirlaydigan yagona standart yo'q.
"Nanotexnologiya" tushunchasiga quyidagilar kiradi:
Neyrotexnologiya sohasi yarim asrga ega, ammo u faqat so'nggi 20 yil ichida etuklikka erishdi. Asosiy voqea olimlarga tajribalar paytida miyaning ishini bevosita kuzatishga imkon beradigan neyroimagingning paydo bo'lishi edi. Neyrotexnologiyalar jamiyatga jiddiy ta'sir ko'rsatdi, garchi ularning mavjudligi shunchalik ahamiyatsiz bo'lsa-da, ularning deyarli barchasini sezmaydilar.
Dori-darmonlardan miya skanerlashigacha, neyrotexnologiyalar rivojlangan mamlakatlarning deyarli barcha aholisiga to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita ta'sir qiladi, ular depressiya, uyqusizlik, diqqat etishmovchiligining giperaktivligini buzish, antiviruslarga qarshi vositalar yoki saraton kasalligini skanerlash, insultni tiklash va boshqalar.
Sanoat rivojlanib borgan sari, bu jamiyatning shaxsiyat va turmush tarziga ta'sir qiladigan miyaning ko'plab imkoniyatlarini boshqarish va ulardan foydalanishga imkon beradi. Umumiy texnologiya allaqachon buni amalga oshirishga harakat qilmoqda; Brain Age [1] kabi o'yinlar va miyaning faoliyatini yaxshilashga qaratilgan Fast ForWord [2] kabi dasturlar neyrotexnologiyalar toifasiga kiradi.
Hozirgi vaqtda fan miyaning tuzilishi va faoliyatining deyarli barcha jihatlarini tasvirlashga qodir. Bu depressiyani, giperaktivlikni, uyqusizlikni va boshqalarni boshqarishga yordam beradi. Terapiyada bu qon tomir qurbonlariga harakatlarni muvofiqlashtirishni yaxshilashga, miya faoliyatini yaxshilashga, epilepsiya xurujlari sonini kamaytirishga, vosita funktsiyalari buzilgan bemorlarga (Parkinson, Xantington kasalligi, ALS) yordam beradi va xayoliy og'riqlardan xalos bo'lishga yordam beradi .
Neyrotexnologiyaning rivojlanishi nevrologik muammolari bo'lgan bemorlarni reabilitatsiya qilish uchun ko'plab yangi usullarni va'da qilmoqda. Neyrotexnologik inqilob 2007 yilda boshlangan "Fikrlash o'n yilligi" tashabbusini amalga oshirdi [4]. Bundan tashqari, miyada aql va ongning paydo bo'lishi mexanizmlarini aniqlashga imkon beradi.
Magnit-rezonans tomografiya (MRI) miyaning topologik va signal tuzilmalarini skanerlash, shuningdek miya faoliyatini vizual tekshirish uchun ishlatiladi. MRGdan foydalanish nevrologiyada juda katta oqibatlarga olib keladi. Bu, ayniqsa funktsional MRI (fMRI) paydo bo'lganidan keyin fikrlashni o'rganishda muhim ahamiyatga ega . Funktsional MRI miya mintaqalari faollashuvining kislorod miqdorining oshishiga bog'liqligini o'lchaydi.
Texnologiya miyaning turli sohalari va sohalari o'rtasida assotsiativ ulanishlar xaritasini yaratishga imkon beradi, shu jumladan yangi joylar va maydonlarni aniqlaydi. FMRI tufayli bemorlar real vaqtda miyalarining stimulga qanday javob berishini ko'rishlari mumkin va shu bilan vizual mulohazalarni olishadi.Kompyuter tomografiyasi (KT) 1970 yildan beri ishlatiladigan yana bir miyani skanerlash texnologiyasidir. Akademik muhitda kompyuter tomografiyasining ko'plab funktsiyalari hozirda MRGga o'tmoqda, ammo avvalgisi sog'liqni saqlash muassasalarida miya faoliyati va shikastlanishini aniqlash uchun ishlatiladi. Rentgen nurlari yordamida olimlar miyada radioaktiv yorliqlarni o'rnatadilar, ular faoliyat nuqtalarini miyada aloqalarni o'rnatish vositasi sifatida ko'rsatadilar, shuningdek, miyaga uzoq muddatli shikast etkazadigan (masalan, anevrizma yoki saraton kabi) ko'plab shikastlanishlar / kasalliklarni aniqlaydilar ..
Pozitron emissiya tomografiyasi (PET) bu pozitron nurlanish manbalari (glyukoza kabi) bo'lgan markerlarni mahkamlash uchun tuzilgan yana bir tasvirlash usuli [5]. PET tez-tez ishlatiladi, chunki bu metabolik jarayonlarni aniqlashga imkon beradi: miyaning muammoli joylari ko'proq glyukoza iste'mol qiladi.
Transkranial magnit stimulyatsiya
Transkranial magnit stimulyatsiya (TMS) aslida miyaning bevosita magnit stimulyatsiyasi. Elektr toklari va magnit maydonlari bir-biri bilan chambarchas bog'liq bo'lganligi sababli, miyaning ma'lum joylariga magnit impulslarining ta'siri oldindan taxmin qilingan ta'sirga erishishga imkon beradi . Tadqiqotning ushbu sohasi hozirgi vaqtda ushbu texnologiyani yaxshiroq tushunishning potentsial foydasi tufayli katta e'tiborni jalb qilmoqda

Mikropolyarzatsiya - bu kichik elektrodlar orqali miyada qiziqish zonasiga to'g'ridan-to'g'ri qo'llaniladigan past kuchlanishning to'g'ridan-to'g'ri oqimidan foydalanadigan neyrostimulyatsiya shakli. Dastlab miya jarohatlari, masalan, qon tomirlari bo'lgan bemorlarga yordam berish uchun ishlab chiqilgan. Shu bilan birga, sog'lom kattalarda mikropolyarizatsiyani qo'llash bo'yicha tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, texnik miyaning stimulyatsiya qilingan maydoniga qarab turli muammolarni hal qilish uchun bilim qobiliyatini oshirishi mumkin.Mikropolyarizatsiya lingvistik va matematik qobiliyatlarni yaxshilash uchun ishlatilgan (garchi uning shakllaridan biri matematikani o'rganishni sekinlashtirsa [9]), diqqatni rivojlantirish, xotirani yaxshilash va muvofiqlashtirish.

Boshsuyagi yuzasida o'lchovlar
Elektroansefalografiya (EEG) miya to'lqini faoliyatini o'lchash uchun invaziv bo'lmagan usuldir. Boshning atrofida elektr signallarini qabul qiladigan bir qator elektrodlar mavjud. EEG odatda uyqu holatida ishlayotganda ishlatiladi, chunki uxlashning turli bosqichlari bilan bog'liq bo'lgan xarakterli to'lqinli tuzilmalar mavjud [5]. Elektroansefalografiya miyaning qanday dam olishini o'rganish uchun asosiy hisoblanadi.
Klinik maqsadlar uchun EEG epilepsiya, shuningdek insult va miya o'smalarini o'rganish uchun ishlatiladi.
Magnetoensefalografiya (MEG) miya faoliyatini o'lchashning yana bir usuli bo'lib, miyada elektr toklari hosil qilgan magnit maydonlarni o'lchaydi.
MEGning EEG-dan ustunligi shundaki, magnit maydonlar ko'proq lokalizatsiya qilingan bo'lib, bu miyaning turli qismlarining reaktsiyasini yaxshiroq kuzatish, shuningdek, haddan tashqari siqilishni (epileptik tutilish holatlarida) aniqlashga imkon beradi.
Implantlar
Neuroimplants - bu miya faoliyatini boshqarish yoki tartibga solish uchun ishlatiladigan har qanday qurilmalar. Hozirgi vaqtda Parkinson kasalligini davolashda klinik foydalanish uchun bir nechta implantatlar mavjud.
Eng keng tarqalgan neyroimplantlar miyaning chuqur stimulyatorlari (DBS) bo'lib, ular miyaning falaj bo'lgan joylarida elektr stimulyatsiyasi uchun ishlatiladi. Ma'lumki, Parkinson kasalligi bazal gangliya falajidan kelib chiqadi va yaqinda DBS uni davolash uchun afzal qilingan shaklga aylandi, ammo DBS samaradorligi bo'yicha tadqiqotlar hali ham dolzarb bo'lib qolmoqda [11].
Neyromodulyatsiya nisbatan yangi yo'nalish bo'lib, u neyroimplantlar va neyrokimyolarni qo'llashni birlashtiradi. Ushbu usulning asosi miyani turli xil omillar (metabolik, fiziologik, elektr stimulyatsiyasi) tomonidan boshqarilishi mumkinligi haqidagi fikrdir, uning harakatlari asab tizimiga joylashtirilgan qurilmalarni modulyatsiya qilishga qodir. Hozirgi vaqtda ushbu usul tadqiqot bosqichida. Uni muvaffaqiyatli qo'llash uchun tanadan salbiy reaktsiyaga olib keladigan qurilmalarni yaratish kerak. Bu neyran implantlarining sirt kimyosi.
Hujayra terapiyasi
Olimlar yaqinda bir nechta sohalarda topilgan miyadagi ildiz hujayralarini ishlatish imkoniyatlarini o'rganishni boshladilar. Tajribalar davomida ildiz hujayralari tug'ilishdan shikastlangan bolalarning miyasida va degenerativ kasalliklarga ega bo'lgan keksa odamlarda muvaffaqiyatli qo'llaniladi. Ildiz hujayralari miyani yangi hujayralar paydo bo'lishiga va neyronlar o'rtasida ko'proq aloqa o'rnatishga yordam beradi.
Dori-darmon vositalari
Dori-darmonlar miya kimyoviy barqarorligini ta'minlashda muhim rol o'ynaydi va eng ko'p ishlatiladigan neyrotexnologiyalardir. Sertralin, metilfenidat va zolpidem kabi dorilar miyaning kimyoviy regulyatori vazifasini bajaradi (qo'shimcha ma'lumot olish uchun neyropsikofarmakologiyaga qarang).
Zaif magnit maydonni stimulyatsiya qilish
Zaif magnit maydonlar bilan stimulyatsiya hozir Garvard tibbiyot maktabida depressiyaga qarshi kurash vositasi sifatida o'rganilmoqda va ilgari Glenn Bell [12], Endryu Marino [13] va boshqa tadqiqotchilar tomonidan ko'rib chiqilgan.
Kelajakdagi texnologiyalar
Neyrotexnologiyaning kelajagi yangi usullarning paydo bo'lishi bilan emas, balki texnologiyaning ko'lami qanday bo'lishiga bog'liq. Shunday qilib, hozirgi vaqtda fMRI og'riqni davolash usuli sifatida o'rganilmoqda. Og'riq paytida miya faoliyati haqida fikr olsangiz, bemorlar og'riq belgilarini kamaytirishi mumkin [6]. FMRI samaradorligini yolg'onni aniqlash uchun sinab ko'rish uchun tadqiqotlar o'tkazildi [14].
Xuddi shu maqsadda EEG imkoniyatlari o'rganildi [. TMS shaxsiy kasalliklar, epilepsiya, shikastlanishdan keyingi stress, migren va boshqa miya kasalliklari bo'lgan bemorlarda mumkin bo'lgan davolanishni yaratish uchun sinovdan o'tkazilmoqda [8]. Bundan tashqari, PET tekshiruvi Altsgeymer kasalligini aniqlashda 93% aniqlikni ko'rsatdi [16].
Axloqiy muammolar
Ildiz hujayralari
Embrion ildiz hujayralarini axloqiy jihatdan ishlatish AQSh va dunyoning boshqa mamlakatlarida tortishuvlarga sabab bo'ldi. Embrion ildiz hujayralarini ishlatishda asosiy ustunlik shundaki, ular deyarli har qanday hujayraga mos kelishi mumkin. Xinya Yamanakining induktsiyalangan hujayralarni yaratishning yangi usullari haqidagi kashfiyotlari munozarani kamaytirdi . Shu bilan birga, induktsiyalangan hujayralar xavfli o'smalar paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin va qoida tariqasida in Vivo (tirik organizmda) da yaxshi yashay olmaydi

Harbiy dastur

Yangi neyrotexnologiyalar har doim hukumatlar tomonidan yolg'onni aniqlovchi va virtual haqiqat texnologiyalaridan reabilitatsiya va ruhiyatni anglashga qadar ishlatilgan. Amerika askarlarining 12 foizigacha Iroq va Afg'onistondan travmadan keyingi stress buzilishi (PTSD) bilan qaytishadi [29]. Farmatsevtika va neyrotexnologiyalarni birlashtirgan holda, ba'zi tadqiqotchilar "qo'rquvni" kamaytirish usullarini topdilar va natijalarni PTSDni davolashda qo'llash mumkinligi to'g'risida nazariy fikr yuritdilar [30].
Virtual haqiqat bu juda ko'p harbiy e'tiborni jalb qilgan yana bir texnologiya. Bu askarlarni yaxshiroq tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin.
Maxfiylik
Va nihoyat, neyrotexnologiya odamlar ko'pincha sir saqlaydigan narsani ochishi mumkin: ular nima haqida o'ylaganlari. Neyrotexnologiya rivojlanishining katta foydalariga qaramay, olimlar va siyosatchilar "kognitiv erkinlik" ning qanday oqibatlari haqida o'ylashlari kerak. Ushbu atama neyrotexnologiya sohasidagi yutuqlar haqida qiziqqan ko'plab doiralar uchun muhimdir (qarang: neyroetika).

Hozirgi yaxshilanishlar, masalan "fikrlarning barmoq izlari" (rus.) O'qish. Yoki yolg'onlarni EEG yoki fMRI yordamida aniqlash, yoqimsiz birlashmalarning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin, garchi ushbu texnologiyalar to'liq qo'llanilgunga qadar hali ko'p yillar bor . Ayrim axloqshunoslar TMSdan foydalanish to'g'risida ham tashvishlanadilar; ular ushbu texnologiya bemorlar uchun keraksiz usullarni o'zgartirish uchun ishlatilishi mumkinligidan qo'rqishadi .

Neyroinjeneriya - bu asab tizimini o'rganish, tiklash, almashtirish yoki kuchaytirish uchun turli xil muhandislik usullaridan foydalangan holda, biotibbiyot injiniringi tarkibidagi ilmiy fan. Neyroinjeneriya tirik asab tuzilmalari va tirik bo'lmagan tuzilmalarni birlashtirish muammolari bilan bog'liq bo'lgan turli xil noyob muammolarni hal qiladi.Neyroinjenergiyaning mustaqil ilmiy intizomi sifatida nisbatan yaqinda mavjud bo'lgan ma'lumotlar mavjud va tadqiqotlar cheklangan. Vaziyat tez o'zgarib tursa ham. Ushbu sohaga ixtisoslashgan birinchi jurnallar (masalan, "Neyron injiniring jurnali va "Neyro-injenerlik va reabilitatsiya jurnali" [2004] kabi) 2004 yilda paydo bo'lgan.
IEEE tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan xalqaro konferentsiyalar 2003 yilda, 2009 yil 29 apreldan 2 maygacha Turkiyaning Antaliya shahrida bo'lib o'tdi.