Деңгей Химиялық технологияның негізгі үдерістері мен заңдылықтары
жүктеу/скачать 1,38 Mb.
|
ҚЗХЖ толықтырылғын
| 8 Жекеленген молекулалар химиясы
Қазіргі таңда ғалымдар бір молекуланы көріп және оны танып онымен манипуляция жасай алатын болды. Жаңа білім, мысалы, көптеген үрдістерді катализдейтін беттік кешендердің құрылысын анықтауға мүмкіндік беріп отыр. Ең бастысы, молекулаларды тек қана көріп қоймаймыз, сонымен қатар олармен манипуляция жасап, олардан наноқұрылымдарды модельдеуге болады. Жекеленген молекулалардың химиясындағы негізгісі – аналитикалық әдістер. 1982 жылы сканирлеуші электрондық микроскоп (СТМ) жасалған болатын. Сол кезде көптеген ғылыми орталықтарда әр түрлі зерттеу әдістері дами бастады. Осы әдістердің көмегімен жекеленген молекулаларды бақылауға мүмкіндік пайда болды. Теориялық тұрғыдан есептеліп алдын-ала болжам жасалғанына қарамастан, жалғыз адсорбцияланған бөлшектің алғашқы толқымалық спектрін алу үшін 20 жылдай уақыт қажет болды. Сканирлеуші туннельдік микроскоптың идеясы (9-шы суретте) – туннельдік микроскоптың инесі қатты дененің бетіндегі орналасқан молекулаға бағытталған. Иненің және молекуланың арасындағы қашықтық молекуланың өлшемдерінен үлкен болуы керек. Яғни, иненің ұшының және беттің атомдық орбитальдары қабыспау керек. Иненің ұшы мен беттің арасында кернеу туындайды. Белгілі бір сәтте кернеу, яғни туннельдеуші электрондардың энергиясы адсорбцияланған молекуланың электрондық-толқымалық деңгейлерімен резонансқа түседі. Нәтижесінде өткізгіштік бірден көтеріледі. Осы өзгеріс барысындағы кернеудің мәні әрбір жекеленген молекула үшін қатаң түрде ерекшеленеді. Сондықтан да молекуланың нақты суретін береді. Әрине, мұндай жабдықтармен жұмыс жасағанда білімнің сапасы және дәлдігі жақсарады. Сонымен бірге шынымен де жаңа және кейде тіпті күтпеген нәтижелерді алуға болатын жекеленген молекулалардың химиясымен байланысты технологиялар және облыстар бар. Мысалы, гетерогендік катализ және химияның биологиялық бөлімі жаңа технологиялардың негізінде өркендеуі мүмкін. Жекеленген молекулалардың химиясы – бұл ең алдымен химиялық реакцияларды басқару үшін құрал, сонымен бірге жоғары молекулярлық технологияларды жасау үшін құрал. Ғалымдар жекеленген молекулалармен және атомдармен манипуляциялауды үйренуде. Мұның бәрі молекулярлық конструкцияларды – наноэлектрониканың, нанооптиканың немесе наномеханиканың элементтерін жасау үшін қажет. Жекеленген молекулалардың химиясының басты жетістіктері мүмкін осылар болар. Жекеленген молекулалармен жұмыс жасауды үйренуді қорытындылайтын болсақ, онда бірқатар тізім болады: ғалымдар бір молекуланы айналдыра алады және оның беткі бөліктерін бағдарлайды, оны бір орыннан екінші орынға жазықтық және вертикаль (иненің бойымен жоғары және төмен) бойымен жылжыта алды; белгіленген орынға орналастырып ыдырата алады. Көп жағдайларда осы манипуляциялардың барлығын екі параметрдің (ток және кернеу) көмегімен бақылайды. Сканирлеуші туннельдік микроскоптар және оларға туыс аспаптар жұмыс құралдары ретінде жекеленген атомдардан наномасштабтық конструкцияларды құрастыруға пайдаланылады. Олардың беріктігі және жеңілдігі, сонымен бірге адсорбциялық немесе реакциялық қабілеттіліктері жоғары болуы мүмкін. Атомдардың құрылымын немесе магниттік өрістердің әсерін өзгерте отырып мұндай конструкциялардың өткізгіштігін бағыттауға болады. Мұндай технологиялар көптеген ойларды туғызады: мұндай наноматериалдарды химияның, электрониканың, техниканың және медицинаның әр түрлі салаларында кеңінен қолдануға болады. жүктеу/скачать 1,38 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|