Ayni kunda nanotexnologiya quyidagi yo’nalishlarga bo’lib qo’llaniladi

|
Ayni kunda nanotexnologiya quyidagi yo’nalishlarga bo’lib qo’llaniladi
|
bet | 4/8 | Sana | 21.05.2024 | Hajmi | 378,57 Kb. | | #248412 |
Bog'liq Diplom ishAyni kunda nanotexnologiya quyidagi yo’nalishlarga bo’lib qo’llaniladi.
1. An’anaviy kimyoviy usullar yordami bilan (“nanoko‘lamdagi texnologiya” deb ataluvchi) nanomateriallar yaratish (nanoo‘lchamli elementlari mavjud bo’gan buyumlar).
2. Oqsil, DNK va boshqa organik molekulalardan foydalanib, faol nanotuzilishlarni yaratishga intilish.
3. Elementlari bir nechta atomdan tarkib topgan elektron chizmalarni yasash.
4. “Molekulyar sanoat’’ deb nomlanuvchi nanomexanik yondashish doirasida nanoo’lchamli qurilmalar, jumladan, nano-mashinalar (ya’ni, o’lchami molekuladay bo’lgan mexanizm va robot) yaratish; atom va molekulalari bevosita boshqarish va ulardan istalgan narsani yasash.
Agar to‘rtinchi masala hal bo’ganida edi, o‘z-o‘zidan qolgan uchtasining ham yechimi topilardi. Nanotexnologiya deganida oldin faqat ushbu to‘rtinchi masala tushunilardi.
Bu qarash umuman olganda, nanotexnologiya tushunchasini aniq yoritib beradi. Lekin moliyaviy masalalardagi chigallik va muammolar tufayli yuqoridagi birinchi uchta yo‘nalish ham nanotexnologiya bo‘yicha izlanish deb e'tirof etila boshlandi. Bu albatta, izlanish ishlarida birmuncha qulayliklar va imkoniyatlarni ochib berdi. Shu bilan birga, nanotexnologiya tushunchasini biroz chalkashtirib ham yubordi. Dastlabki uchta yo‘nalishni rivojlantirish maqsadi ham avvalo to‘rtinchi masalani hal qilishga qaratilgandir.
Richard Feyman 1959-yil 25-dekabrda o‘tkazilgan Amerika fiziklar jamiyatining yillik majlisidagi maruza-sida insoniyat oldidagi ko‘plab muammolar odamlar alohida atomlarni boshqarishni o‘rganganidan so‘ng yechimini topadi deb bashorat qilgan, ta'kidlash joizki, Feymanga 1965-yili kvant elektrodinamikasi sohasida bajargan ishlari uchun Nobel mukofoti berilgan. Kvant elektrodinamikasi esa hozirda nanofan sohalaridan biriga aylangan. Biroq faqat 1981-83-yillarga kelibgina Shveytsariyaning IBM kompaniyasi fiziklari Genrix Rorer va Gerd Binnig alohida atomlarni ko‘rsatadigan, ularni o‘rnidan ko‘chirib, bir joydan boshqa joyga o‘tkaza oladigan, ya’ni skanerlaydigan tunel mikroskopni yaratishdi. Oradan besh yil o‘tgach, 1986-yili ular nanotexnologiya sohasidagi ushbu misilsiz yutuqlari uchun Nobel mukofoti bilan taqdirlandilar. 1989-yili IBM ning yana bir olimi Donald Eygler platina plastinkasi ustiga inert ksenon gazining 35 atomlarini o‘zi istagandek joylashtirib, o‘z kompaniyasining logotipini (emblemasini) chizdi (13-rasm).
1.3 — rasnm 35 dona ksenon atomi yordamida platinaga IBM so’zining tasviri
Jahon bo‘ylab ilmiy jurnallarda tarqalgan ushbu fotosurat insoniyatni lol qoldirdi. Insoniyat tarixida atom ketidan atomni joylashtirib, o‘ta kichik tuzilmani yaratish natijasida nanotexnologiya asri boshlangan edi. Lekin nanotexnologiyaning imkoniyatlari faqat shular bilangina cheklanmadi, unga nisbatan bo‘layotgan fizik ishlar kundan-kunga ortib bormoqda. Bu fizik ish Erik Drekslerning 1986-yili «Yaratish mashinalari» ilmiy- ommabop kitobi bosmadan chiqqandan so‘ng juda ham kuchayib ketdi. E.Dreksler texnologik jarayonini ikkiga bo‘lib ko‘radi. Birinchisi, unda kashf qilingan texnologiya bo‘lib, milliartlab atomlarning yalpi ko‘chish jarayoni ro‘y beradi. Buni E.Dreksler «balk» deb ataydi. Uning ta'rifiga ko‘ra, Gird Binnig va Genrix Roreming 1981-yilgi kashfiyoti texnologiya yo‘lidan borib taraqqiy etib kelgan. Richard Feyman taklif etgan texnologik jarayonni esa E.Dreksler yangi texnologiya deb belgilab, uni yapon fizigi bergan ibora bilan «nanotexnologiya deb nomlaydi. Qachonlardir u molekulyar texnologiya nomi bilan atalgan. Demak, adabiyotlardagi molekulyar texnologiya va nanotexnologiya atamalari bir texnologiyaning ikki xil nomlanishi xolos. 1991-yili Erik Drekeler nanotexnologiya sohasi bo‘yicha birinchi bo‘lib ilmiy daraja olishga musharraf bo‘ldi. 1992-yili «Nanotuzilmalar molekulyar mashinalar, ishlab chiqarish va xisoblashlar» nomli ilmiy monografiyasini chop ettirdi.
Bu nanotexnologiya sohasida hozircha to‘la va chuqur mazmunli kitob hisoblanishi bilan ahamiyatli. Nanotexnologiya va an’anaviy texnologiyalar o‘rtasida jiddiy farq bor. Birinchidan, hozirda bizda mavjud asboblar nano darajada ishlay olish imkonida mukammal emas atom aniqligida faqat ba’zi buyumlarnigina ishlab chiqarish mumkin. Ikkinchidan, nano darajada bo‘linganida odatiy fizika qonunlari o‘zgaradi kvant ta’sirlar va molekulalar o‘rtasidagi o‘zaro bog‘liqlik sezila boshlaydi. Shu bilan bir qatorda, og‘irlik va ishqalanish kuchlari uncha katta bo‘lmay qoladi. Nanoo‘lchamli ob’yektlarni loyihalash va qurishdagi qiyinchiliklar qisman shu bilan ham bog‘liqdir. Nanotexnologiyadagi birinchi yo‘nalish an’anaviy kimyoviy va mikroelektron texnologiyalarning mantiqiy davomidir. Avval bu yo‘nalish nanotexnologiyaga mutlaqo oid emas, deb qaralar edi. Nanotizimlarni organik moddalar asosida yaratish tirik organizmlardan nusxa ko‘chirish mumkinligi nuqtai nazaridan e'tiborga loyiqdir, lekin shu bilan bir qatorda u “qurilish materiallarining’ ma’lum bir sinfinigina qo‘llash imkoniyati bilan cheklangan. Vujudgakelishi lozim bo‘lgan tirik organizm uchun qancha aminokislota, DNK, RNK, oqsil, hujayra va h.k.lar kerakligi haqidagi ma’lumotlar DNKda jamlangan bo‘ladi. Hozirgi davrda biologlar jonli olam bunyod bo‘lishi uchun, avvalambor, aminokislotalar vujudga kelishi kerak, degan xulosaga kelishdi. Shu bilan birga, eng oldin DNK va undagi dastur ham bo’lishi lozim, keyin shart-sharoit, geologik davr va boshqalarga qarab, u yoki bu ko‘rinishdagi evolyutsion jarayon kechadi. Avvalo, aynan shu yo’l nanotexnologiya taraqqiyotida ildamlik bilan bosib o‘tilishi kerak.
Yuqoridagi ikki yo‘nalish qisqa vaqt ichida amaliyotda qo’llanishi mumkinligi bilan olimlar e'tiborini ko‘prok tortdi. Keyinchalik erishilgan yutuqlar imkoniyatlarini asosan nanomexanik yo‘nalishda qo‘llash rejalashtirilmoqda. Nanotexnologiyaning taraqqiyoti bosqichma-bosqich bo‘lishi shart emasligi bilan ham ahamiyatlidir. Nanomexanik tuzilmalarni hozirning o‘zida yaratish mumkin va ushbu yo‘nalishda E.Deksler, qator olimu injenerlar va tashkilotlar katta shijoat bilan ish olib borishmoqda. Nanomexanik yo‘nalish zamirida zarur ish harakatlarni bajara oladigan nanoo‘lchamlardagi suniy qurilmalarni yaratish yotadi. Shunday davr keladiki, sanoatda molekulalarni yig‘ish darajasi nanorobotlarni o‘lchamlari yuz nanometr atrofida bo‘lgan va ma’lum dastur asosida atomlar ustida barcha boshqaruvlarni bajara oladigan qurilmalarni yaratish (yig‘ish va buzish) imkonini beradi, deb yozadi Dreksler. U alohida atomlar yoki oddiy molekulalardan turli-tuman buyumlarni yaratadigan nanorobotlarni «assemblerlar» deb nomlaydi. Agar bunday yig‘ish ishlari alohida nanorobotlar tomonidan emas, balki bir butun tizim orqali bajarilayotgan bo‘lsa, u holda, nanofabrika haqida so‘z boradi. Har qanday holatda ham atomlar yoki ularning bloklari bilan ishlash uchun nanomanipulyatorlardan foydalaniladi. Nanorobotning har manipulyatori (boshqaruv dastagi) o‘ta kichik o‘lchamlarda bo‘lganligi sababli, bir sekundda million operatsiyalarni bajarishi mumkin.
Katta suratda parallel ishlayotgan (nanofabrikada yoki ko‘plab alohida assemblerlardagi) millionlab nanomanipulyatorlar yordamida har qanday material, ob’yektni amalda behisob miqdorda juda ham tez va arzon ishlab chiqarish mumkin bo‘ladi. Nanofabrikalar yoki assemblerlar homashyo sifatida amalda har qanday modda tuproq, kimyoviy va kundalik chiqindilarni ishlatishi mumkin. Asosiysi, homashyoda ishlab chiqarish mo'ljallangan barcha unsurlarning yetarlicha mavjud bo’lishidir. Qisqasi, ularga ko‘rsatib qo‘ysangiz bo‘lgani, istagan buyumingizni dastur orqali berilgan topshiriq asosida, o‘ziga keragicha dastyorlarni ham yasab olgan holda, tez isbotlab beradi. o‘lchamlari bakteriyalardek manipulyator, dvigatel va kompyuterlar bilan ta'minlangan bunday nanorobotlar inson buyrug‘iga binoan har qanday vazifani amalda bajarishi mumkin. Nanotibbiyot inson tanasining barcha hujayralaridagi har qanday muammolarni arteriyalarni skleroz toshmalardan tozalash, infektsiyalari yoki rak hujayralarini yo‘q qilish, hatto organizmning barcha hujayralarini genetik darajada qaytadan dasturlab chiqish imkoniyatlariga ega bo‘ladi. Nanomashinalar yaratish yo‘lida birinchi qadamlar hozirning o‘zida qo‘yilyapti. Bugun kompyuter dasturlari asosida o’n minglab atomlarni o‘zida jamlangan nanoqurilmalar loyihalashtirilyapti.
Jahonning eng ilgor nanotexnologlaridan biri R.Fraytas tomonidan tibbiyotga oid bir nechta nanoqurilmalarning asosiy loyihalari ishlab chiqilgan respiratsit (eritrotsitning sun’iy o‘rindoshi), mikrobivor (leykotsitning o‘rnini bosuvchi) va xromallyutsit (hujayradagi xromosomalarni almashtirish uchun nanorobotlar).
Kris Feniks oddiy nanofabrikaning loyihasini ishlab chiqqan. 2007-yili «Foresight Unconferenceda Robert Fraytas va Ralf Merkl nanoob’yektlarning mexanosintezi uchun to‘qqiz molekulyar asboblarning yig‘indisini namoyish etishdi. Bu nanofabrikalar va molekulyar ishlab chiqarish yo‘li tomon qo‘yilgan ulkan qadam bo‘ldi.
Oxirgi bir necha yillarda nanomexanika istiqbolini ko‘rsatuvchi qator muhim natijalar qo‘lga kiritildi. Masalan, 2005-yili energiyani alohida fotonlar sifatida oluvchi va yassi sirt bo‘ylab harakatlanuvchi “nanoavtomobilning bir nechta molekuladan iborat bo‘lgan shossedagi g‘ildiragi yaratildi. Nanorobotlar dvigatellari uchun bir necha xil prototiplar, ATF-sintezlar asosida ishlab chiqilgan. 2007-yili Berklidagi Laurens laboratoriyasida bitta nanotrubka yordamida radiopriemnik yaratilgani haqida axborot tarqaldi. Bu esa, o‘z navbatida, nanorobotlar radioaloqalar orqali bir-biri va boshqaruvchi kompyuter bilan signal almashishi mumkinligini namoyish etdi. 2008-yili Osaka universiteti olimlari nanotexnologiya misolida kremniy atomlarini qalay atomlari bilan almashtira oladigan “atom” perosini yaratishga erishgani haqida «Pink Tentacle» jumali xabar tarqatdi. Izlanuvchilar yarim soat mobaynida 2 ga 2 nanometr o’lchamli yuzada «atom» perosi yordamida kremniyning kimyoviy belgisi “Si”ni, qalayning alohida atomlarini yotqizib yozishga erishishgan.
Ushbu nanotexnologik ishxona liavo haroratida bajarilgan. Olimlarning fikricha, bundanda maydaroq, yozuvga erishish mumkin emas. “Atom” perosi ilgari kashf qilingan skanerlaydigan atom-kuch mikroskopi zondining (1.4-rasm) yarim o‘tkazgich sirtiga yaqinlashtirilganida kremniy atomlarini qalay atomlariga almashtirish ta’siriga asoslangandir.
AQShning nanotexnologiya bo‘yicha milliy tashabbus tashkiloti (NNI) bashoratiga asosan 2020-yillarda molekulyar nanotizimlar yaratiladi. AQShdagi nanotexnologiyalar markazining hisob- kitoblariga ko‘ra esa mazkur maqsad yo‘lida kuchlar jamlanib yo’naltirilsa, molekulyar sanoat (nanoassemblerlar yoki nanofabrikalar) 2015-yildayoq barpo qilinishi mumkin.
Yaqn kelajakda nanofabrikalar yetakchi o‘ringa ega bo’lishi kutilmoqda. Superkompyuterlar nanorobotlar bilan birgalikda inson miyasi tuzilishini va uning ishlash mexanizmini tushunishi, bu orqali inson ongidan kuchli bo‘lgan sun’iy ongni yaratish imkonini beradi. Insoniyatning barcha xizmatlarini qilish, ularning moddiy to‘kin sochinligini ta’minlashni mashinalarga topshirish mumkin bo’ladi. Odamlar o‘z nosog‘lom organ va to‘qimalarini sog‘lomlariga almashtirib, yangilash imkoniyatiga bo’lishadi. Ixtiyoriga qarab, inson tashqi qiyofasini ham tanib bo‘lmas darajada o‘zgartirishi mumkin. Katta tezliklarda harakatlanadigan kosmik kemalarni va fazoda ulkan turar joylarni bunyod etish insoniyatning samoga tezlik bilan yo‘l olishi, yulduzlar va boshqa energiya manbaalari atrofini betinim o‘zlashtira boshlashiga turtki bo‘ladi.
Biroq nanotexnologiyalar taraqqiyoti misli ko‘rilmagan xavfni ham o‘zida mujassam etgan. Eng xavflisi, bu “ko‘kimtir shilliqlik” ning paydo bo‘lishidir, ya’ni betinim ko‘payib boruvchi nanorobotlar (replikatorlar) maqsadli ravishda sayyoramizdagi odamlar, jonivorlar, o‘simliklar, butun organik hayotni yuk qilishidir. Bunday holat nanorobotlar harbiy qurol sifatida ishlatilganda ro‘y berishi mumkin.
Shuning uchun ham nanotexnologiyaning rivojini moliyalashtirish ko‘proq. xarbiy tashkilotlarni qiziqtirmoqda. Bu kabi tang fojiaviy ahvol yuzaga kelmasligi, ayniqsa, qurollanish sohasida mazkur yutuqlar qo‘llanishining oldini olish maqsadida jamoatchilik nazorati lozim bo‘ladi. Dreksler taklif etgan himoya tamoyillaridan biriga ko‘ra, mabodo qo‘llanilayotgan qurollar nazoratdan chiqsa, ularning o‘zlari mustaqil ravishda vaziyatni aniqlab, hosil bo‘lgan qurolni qirib tashlashi orqali xavfni yo‘q qilishga erishishdir. Lekin bu kabi faol qalqonlarni hosil qilishning o‘zi ham molekulyar texnologiyaga talab tug‘diradi. Bugunga kelib, nanotexnologiya taraqqiyoti xavf tug‘diradigan yo‘nalishda ketmasligini nazorat qilish bo‘yicha usullar, loyihalar taklif etilgan. Dasturlar ichidagi eng mukammallaridan biri E.Dreksler ishtirokidagi «Nanorex» kompaniyasi tomonidan yaratilgan «Nanoengineer» dasturidir. Yana aytish joizki, ayni paytda kvant olami qonunlariga bo‘ysunishi bilan hammani hayratga solayotgan makroob’yektlar ham olimlarni juda qiziqtirayapti.
Bunga misol Boze-Eynshteyn kondensatidir. Unda millionlab atomlardan tashkil topgan ushoqdek kichik bulut bir butun atomdek harakatlanadi. Shu paytgacha insoniyatga materiyaning to‘rt ko‘rinishi - gaz, suyuq, qattiq va plazma holatda bo‘lishi ma’lum edi. Boze-Eynshteyn kondensati bo‘yicha tajribalardan materiyaning beshinchi ko‘rinishi ham mavjud ekanligi aniqlandi. Bu fenomen haqida Albert Eynshteyn hind fizigi Shatendranat Bozening hisob-kitoblarini tahlil qilib, 1924-yili ilm ahliga ma’lum qilgan edi. Kondensat ko‘p o‘rinlarda, masalan, kvant kompyuterlar elementi sifatida ishlatilishi ehtimoli borligi bilan kam katta ahamiyatga ega. 2005-yili Amerika olimlari Roy Glauber va Jon Xollning Boze- Eynshteyn kondensati xususiyatlari, aniqrog‘i, lazer spektroskopiyasi bilan bog‘liq hodisalar ustida olib borgan izlanishlari uchun Nobel mukofoti bilan taqdirlanganligi kondensatni o‘rganish ahamiyati katta ekanidan dalolat. Boze-Eynshteyn kondensati kashfiyotchilaridan biri, 2001-yilgi Nobel mukofoti sovrindori Volfgang Ketterle kondensatdan bo‘lakchalarni «burdalab» olish mumkinligini ko‘rsatib o‘tgandi. Bu — atom lazerini qurish, ya’ni yorug‘likni nurlantiruvchi lazerni emas, moddalarni nurlantiruvchi lazerlarni yasashga erishish mumkin degani.
Bunday lazerlar bilan nanometr aniqlikdagi o‘ta kichik tuzilmalarni yasash imkoni tug‘iladi. Bu kashfiyot nanotexnologiya olamida sezilarli siljishlarga olib keldi. Alohida atomlarni boshqarish uchun atom lazerlari hozirgi paytdagi eng aniq vositadir. Qolavyersa, bu kashfiyot nanotexnologiya taraqqiyotini yangi bosqichga olib chiqishi, shubhasiz.
|
| |