Атты Республикалық ғылыми конференция материалдарының жинағы 4 сәуір 2022 жыл
жүктеу/скачать 12,12 Mb. Pdf көрінісі
|
collection-of-the-conference-chemistry
- Бұл бет үшін навигация:
- Кілтті сөздер
| ӘОЖ: 546.98:5434
ЖОҒАРЫ ОҚУ ОРЫНДАРЫНДА НАНОХИМИЯ ПӘНІҢ ОҚЫТУДЫҢ МАҢЫЗДЫЛЫҒЫ Г.М.Нұрғазина 1 , Д.А.Нургалиева 2 1 «С. Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университет» КеАҚ, Нұр-Сұлтан қ., Қазақстан 2 Астана халықаралық университеті, Нұр-Сұлтан қ., Қазақстан, ast.gulnar@mail.ru Аннотация: В статье рассказывается о роли нанотехнологии и нанохимии в науке в подготовке современных специалистов, связанных с этим аспектах ее обучения, возможностях и их расширении, совершенствовании и их применении на практике. Кілтті сөздер: нанотехнология, нанобөлшек, нанохимия, ауылшаруашылығы, өнеркәсіп. Қазіргі таңда нанотехнологиялар мен наноматериалдарды әлемдегі барлық дамыған мемлекеттерде адамзат қызметінің аса маңызды салаларында қолданылуда. Нанотехнологияның қолдану аясы өте кең: өнеркәсіп, медицина, материалтану, ақпараттық технология, экология, энергетика, әскери техника, ауылшаруашылығы, биотехнология, космология, авиация, қоршаған ортаны қорғау, робот жасау техникасы, микроскопия, мұнай, радиоэлектроника, телекоммуникация, құрылыс, көлік тасымалы, машина жасау, сұлулық индустриясы және т.б[1-8]. Сондықтан, жоғары оқу орындарының оқу бағдарламаларына нанотехнология, нанохимия пәндерін еңгізу заман талабына сай болып табылады. Нанотехнологияның негізгі міндеттеріне жатады: - біріншіден, оның көмегіне сүйене отырып, атомдарды өз қалауымызша тікелей орналастыру жүзеге асырылады, яғни ерекше қасиеттерге ие болатын материалдар жасау; - екіншіден, көлемдері жекелеген молекулаларға немесе атомдарға тең белсенді элементтері бар электрондық схемалардың өндірісін ұйымдастыру; -үшіншіден, ғалымдар көлемі молекулаға тең механизмдер мен роботтар, яғни наномашина жасау. Замануи барлық саланы цифрландыруда қолданылатын есептеуіш машиналар мен өндірістік технологияның электронды құрылғылары нанотехнологияның жетістіктері. Нанобөлшектердің шекті өлшемдері 100 нм-ден аспайды, бірақ олардың көлемдік фазамен салыстырғанда негізгі айырмашылығы - жаңа қасиеттердің пайда болуы. Нанобөлшектердің меншікті беттік энергиясының өсуіне байланысты олардың беттік тартылуы, балқу температурасы, құрылымдық ауысу температуралары, электрондық сипаттамалары өзгереді, сонымен қатар құрылымы да өзгеруі мүмкін. Басқаша айтқанда физикалық және химиялық қасиеттерінің толық спектрі өзгереді. Бұл бағыт ХХ ғасырдың 90 жылдары белсенді түрде дами бастады[2]. Қазіргі кезде «нанобөлшектер», «нанокластерлер», «нанокомпозиттер», «нанотехнология» бөлімдері оқу курстары бағдарламаларының, отандық және халықаралық конгрестер, конференциялар мен семинарлардың бір саласы немесе құрам бөлігі. Наноғылымның жылдам дамуы, біріншіден нанобөлшектер мен наноқұрылымдарды алудың жаңа әдістерін жасау, зерттеу және модификациялаумен байланысты. 262 Наноғылымның терминологиясы қалыптасу үстінде, сондықтан ол әлі толықтырылып кеңейтіледі. Дегенмен, қазіргі уақытта жиі кездесіп қолданылып жүрген «нано» тіркесі бар базалық ұғымдар бар. Олар: наноматериалдар, наноқұрылым, наноғылым, нанохимия, нанотехнология, нанобөлшек, нанообъект, нанотүтікше, наножүйе, нанобұйымдар және т.б. Наноғылым – нанометрлік сипаттағы өлшемдері бар материалдық объектілердің қасиеттерін алдын ала болжауға, түсіндіруге, жазуға немесе наноөлшемдік элементтер негізінде реттелген немесе өздігінен реттелген, өте жоғары метрлік жүйеге негізделген білім жүйесі[2]. Нанохимия – наноөлшемді бөлшектердің құрамын, құрылысын, алу жолдарын, физикалық және химиялық қасиеттерін зерттейтін наноғылымның бір саласы. Наноқұрылымды материалдарды, нанообъектілерді оқыту фундаменталды және қолданбалы ғылымдырға және сонымен қатар зерттеу әдістеріне негізделген. Ғылымның осы саласында химия, физика, биология, механика, ақпараттық технологияда жинақталған теориялық және тәжірибелік материалдардың бірігуі жүреді. Сондықтан наноиндустрия әртүрлі тәсілдер мен әдістерді қолдануды, күштердің бірігуін және әртүрлі салада жұмыс істейтін ғалымдардың кооперациясын, олардың өзара түсіністігін, сонымен қатар бірыңғай терминологияны қажет ететін пән аралық сала болып табылады. Нанотехнологияның пәнаралық байланысын тек ғылымда ғана емес, алынған нәтижелерді қолдану бойынша, әсіресе онымен байланысты бүтіндей өндіріс пен бизнестің көптеген салаларынан көруге болады[2]. Нанометрлік сипаттағы өлшемдері бар өзара байланысқан элементтердің реттелген немесе өздігінен реттелген түрдегі материалдық объектілер туралы пәнаралық білім жүйесі болып табылатын наноғылымының бір бағыты – нанохимия. Ол белгілі қасиеттерге ие жаңа материалдарды жасауға, алуға және зерттеуге іс жүзінде шексіз мүмкіндіктер ашады. Нанохимия жетістіктерін пайдаланып алынатын материалдардың сапасын табиғи материалдардыкінен де асып түсіруге мүмкіндік жасауға болады [3]. Химиктер ірі химиялық іргетастың негізгі «кірпіштері» ретінде атомдар мен молекулалардың маңыздылығын әрқашан білді, әрі жақсы түсінді. Үлгілерді дайындауда арнайы әдістермен үйлесімде электрондық микроскопия, жоғарыселективті масс-спектроскопия сияқты зерттеудің жаңа әдістері дамыған сайын атом саны шамалы, 100-ден кем бөлшектер жайлы ақпараттар алуға жол ашылды және бөлшектердің өзгеше, қиын болжанатын химиялық қасиеттері анықталды. Ондай нанобөлшектермен жоғары белсенді және температураның кең интервалында макроскопиялық өлшемді бөлшектермен жүрмейтін реакцияларды жүзеге асыруға болады. Осындай бөлшектердің құрамын, құрылысын, алу жолдарын, физикалық және химиялық қасиеттерін нанохимиязерттейді[3]. Нанохимияның негізгі міндеттері екі аспектіден тұрады.Оның біріншісі зерттеудің жаңа фундаментальды негізін қалыптастыратын, атомдардың аз санынан тұратын бөлшектердің химиялық қасиеттерінің және реакцияға қабілеттілігінің ерекшеліктерін түсінумен байланысты. Екінші аспектсі нанохимияны оқшауланған, жаңа қасиеттерге ие бөлшектерді, заттарды алуға, модификациялауға пайдалану және неғұрлым күрделірек наноқұрылымдардың өздігінен құрастырылуына бағытталған[1]. Нанохимияның басымдылық міндеттерінің бірі – нанобөлшектер өлшемі мен оның қасиеттері арасындағы байланысты анықтау. Ауыл шаруашылығы саласында маңызды тұрған мәселе - тыңайтқыштар. Тыңайтқыш өндірісін дамытудың үш негізгі бағыты: ұзақ мерзімді – келешектегінанотыңайтқыш; орта мерзімді – органикалық тыңайтқыштар; қысқа мерзімді –қоспатыңайтқыш [3]. Болашақта нанотехнология негізінде жасалған жұмыстардың өнімін алу жоспарланып отыр. Цеолит тасымалдаушысындағы азот және фосфорнанотыңайтқыштарын ауыл щаруашылығы өнімдерінің түсімін арттыру мақсатында қолданып, Қазақстанның қышқылды тастақ жеріндеқарбыз көкөнісінің жаңа экологиялық таза сорттары алынды [4, 5, 6]. Халық санының өсуі ауыл шаруашылық өнімдерін арттыруға, ал ол өз кезегіндетопырақтың қоректік элементтерінің жетіспеушілігіне, экономикалық шығындарға ұшырауға, және жалпы ауыл шаруашылық өнімдерінің мөлшерініңазаюына әкелді. Қазіргі кездегі қолданыстағы дәстүрлі химиялық тыңайтқыштарды көпмөлшерде қолданғанда бір жағынан өнімнің көбеюіне жағдай жасаса, екіншіжағынан топырақтың минералдық тепе-теңдігін бұзады.Нанотыңайтқыштар пайдалану бұндай кемшіліктерді болдырмайды. Қазiргi таңда жедел дамып келе жатқан мұнай-газ және аграрлық кешен саласына наноғылымын қолдану тиімді ұзақ мерзімді келешек бағыты. Мұнай саласы қазiр 263 нанотехнологияның арқасында жұмыс өнiмдiлiгiн бiр жарым есеге арттыратын катализаторлар алынды [6]. Ол сондай-ақ мұнай өнiмдерiнiң сапасын жақсартты. Галоген органикалық қосылыстар өзінің жоғары токсикологиялығымен және химиялық тұрақтылығымен ерекшеленетіндіктен, оның кейбір заттары тұрақты органикалық қосылыстарға жатады. Сондықтан, қазіргі кезде белсенді, тұрақты және наноқұрылымды каталитикалық жүйелер алу өте өзекті болып отыр. Материалтануда «интеллектуалды» материалдар деп аталатын жаңа құрастыру концепциясы пайда болды. Олар сыртқы әсерге үйренуге мүмкіндігі бар және өзінің қасиеттерін белгіленген бағытта, адамның қатысуынсыз өзгерте алатын материалдар. Оларды функционалдық материалдарға жатқызады[7]. «Интеллектуалды» наноматерилдардар қоршаған орта өзгеруінде ғана белсенділік танытпайды, сонымен қатар басқаруға бейімді. Алдын ала олардың мінез-қүлығын программалауға болады. «Интеллектуалды» наноматериалдардың келесі ұрпағы алуан сенсорлардан өзімен бағдарламалық аппараттық кешен, өте кішкене компьютерлерді және атқарушы наноқүрылғыларды ұсынады. Америкалық ғалымдар молекулалық полимерлік баулармен қуатты электрлік зарядтарды өткізуді ойлап тапты, дәл осылай жасаудың маңызды кезеңінде «күнгей пластмассалар» кұрылған. Олар күнсәулесінің батареяларын өте қуатты етіп жасай алады және олар жылу электр станцияларында бәсекелестікті тудырады. Жұқа қабыршақты, электр энергиясы істеп шығаратын, үйдің шатырына жәй ғана жапсыруға болатын ондай қондырғыларбір үйді электрмен толық қамтамасыз ете алады. 2020 ж. химия саласы бойынша Нобель сыйлығының лауреаттары Эммануэль Шарпантье және Дженнифер Дудне. CRISPR / Cas9 геномдарын редакциялау технологиясының әдістерін ашқандары үшін химия саласы бойынша Нобель сыйлығының иегерлері атанды. Оның көмегімен жануарлардың, өсімдіктердің және микроорганизмдердің ДНҚ-сын жоғары дәлдікпен өзгертуге болатының көрсетті. Ал ДНҚ молекуласы ол наноматериал болып табылады[8]. Ғылымның қарыштап дамуы, соның ішінде нанотехнологияның өркендеуі өндіріске өң беруі тиіс. Наноматериалдарды өндіріске жаппай енгізу үрдісінің шикізат бұғауын бұзып, инновациялық экономикаға дендеп енуге мүмкіндік беретінін мамандар дайындау, бұл өндірістің дамуына жол ашатыны анық. жүктеу/скачать 12,12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|