Nanotexnologiya

Molekulyar oʻlchamdagi nanotrubalar.

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.

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.

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.

„Nanotexnologiya“ atamasi birinchi marta 1974-yilda Norio Taniguchi tomonidan ishlatilgan. 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 .

Tadqiqot usullari

Nanotexnologiya fanlararo fan boʻlganligi sababli, ilmiy tadqiqotlarni oʻtkazish uchun „klassik“ biologiya, kimyo va fizika kabi usullardan foydalaniladi. Nanotexnologiya sohasidagi nisbatan yangi tadqiqot usullaridan biri bu skanlovchi zondli mikroskopik usuli. Hozirgi vaqtda tadqiqot laboratoriyalarida nafaqat „klassik“ zond mikroskoplari, balki optik va elektron mikroskoplar bilan birgalikda qoʻllaniladi.