Нанотехнология ілімінің Қалыптасуы және дамуы табиғаттағы наноөлшемді заттар
жүктеу/скачать 32,85 Kb.
|
№1 лекция
| (1 нм – 10-9 млд.) Осындай өлшемді заттарды табиғатта кездеспейтін абсолютты жаңа қасиеттер, энергияның, массаның, зарядтың дұрыс таралуына байланысты пайда болады екен деген болжам бар. Ол бөлек бөлшектердің атомдарымен істеу мүмкіншіліктерінен пайда болады.
Осы саланың белгілі мамандарының болжамы бойынша нано ілімі, бүгінгі күні, үш бағытта дамып келе жатқаны байқалады: элементтері бірнеше атомдардан тұратын электронды схемалар дайындау; молекула көлеміндей наномашине, робот немесе механизм жасау; атомдардан және молекулалардан тұтынулық қажеттілікке бұйымдар дайындау. Осындай бағыттар наноэлектроникаға, нанобиотехнология, молекулалы электроникаға,наноэлектромеханика,наноэнергетикаға, оптоэлектроникаға жаңа функционалды конструкциялды наноматериалдар, компьютерлі технолгияға, экологияға, аэронавтикаға және басқада адамзат өміріне қажетті салаларына материалдар алу процессіне арналған Бүгінгі таңда нанотехнологияның қарыштап дамуының арқасында сыртқы күштерге өте төзімді нанокристалды және аморфты материалдар; жоғары температураға төзімді полимерлер негізінде нанокомпозиттер; нано- электроникаға, нанофотоникаға жарты өткізгішті транзистерлер, лазерлерге, фотодетекторларға, күн сәулесінен энергия алу элементтеріне, жұқа қабыршақты гетероқұрылымды микроэлектроника компоненттеріне, жұмсақ магнитті және қатты магнитті материалдар; телекоммуникацияға, ақпараттық және есептеу технологиясына, суперкомпьютер құрылмына, молекулалы электронды схемаларға, наномеханика молекулярлы моторлар немесе наномоторлар; нанороботтар; нанохимия және катализ оның ішінде жану процессін зерттеу, зат беттерін бүркелеу, электрохимия нанотүтікті материалдар әсіресе мұнай өңдеу өндірісіне, фильтрлер; авиацияға, космосқа, жану элементтеріне, электрлі аккумуляторлар және басқада электр көзін алу үшін, фармацевтиканың дамуына, организмге дәрумендерді тасымалдау, биополимерлер, биологиялық талшықтарды қалпына келтіру процессінде, клиникалық және медициналық диагностика әдістерінде, жасанды сүйек тірі органдарды тасымалдау кезінде, биомеханикада, геномикада, биоинформатика салаларында қажетті материалдар алынып, қолданыс табуда. Жоғарыда аталған салалардың негізгі нысандарына: нанобөлшектер(ұнтақтар); нанотүтікшелер; наноқабыршақтар жатады. Нанотүтікшелерге диаметрі бірнеше нанометр, ал ұзындығы оншақты микрон болатын миллиондаған ретті орналасқан көміртегі немесе басқада атомдардан тұратын молекула. Адамның шашының қалыңдығынан 100 мың есе аз-кішкентай нанотүтікшелерден жасалған бұйымдар сирек кездесетін өте берік материал екені дәләлденді. Олар тіпті болаттан созылып жасалған заттармен – сымдармен салыстырғанда 50-100 есе берік, өзінің тығыздығының алты есе кемдігіне қарамай. Бүгінгі таңда дүниежүзі бойынша 50 ілімдері дамыған елдер, жоғарыда аталған салалары үшін, нанотехнология әдісімен айналысуда және сол үшін қомақты қаражат бөлуде. Нанотехнология әдісіне дүниежүзі бойынша және оның дамуына 2003 жылы жалпы, 7,5 млрд американың доллары жұмсалса, 2004 жылы оның көлемі 8,6 млрд долларға жетті. Ал бүгінгі күні оның мөлшері триллион доллардан асты. Тек наноэлектроника саласына 100-150 млрд доллар 2010 жылы бөлінді. 1980-2004 жылдар аралығында нанотехнология саласының жетістіктеріне алынған патенттер саны 88546-ға жетті. Солардың 64% Америка Құрама Штатына тиесілі. Ғылыми жаңалықтар жөнінде Жапония екінші орында болса, Қытай халқы әзірше үшінші орында. Қазір Жапония елінен кейінгі – орындарға Қытайдан кейін Оңтүстік Корея елі, Сингапур, Тайвань және Индия елі орналасқан. Европа елдерінде олардың ішінде Германия ғалымдарыда нанотехнология әдісіне көңіл бөле бастады. Соңғы кезде Германия 63 млн евро, нанотехнолгияны дамыту үшін бөлсе. Англия 39 млн евро, Франция 19 млн евро бөлді, осылармен қатар Ресейде нанотехнологияға, оның дамуына қаржы бөле бастады. Ресей, мысалы 2007-2012 жылдар аралығында нанотехнология әдісіне 195 млрд рубілін бөлді. Алда нанотехнология әдісіне 250 мен 300 млрд рублі бөліну бюджетке енгізілді. Осындай нанотехнология әдістеріне Украина және Беларус мемлекеттеріде белгілі өлшемді қаражат бөлуде. Нанотехнология әдісінің дамуы біздің елде 2003 жылы Білім және Ғылым министрлігінің қолдауымен басталды. Осыған орай 2007-2009 жылдар аралығында «Нанобілім және нанотехнология әдістерін Қазақстан Республикасында дамыту» бағдарламасы 07.05.2007, бұйрық №4 қабылданды. Қазіргі нанотехнология әдісінің ауқымы зор болғандықтан елімізде 85 жобамен 29 қауымдастық ұйымдар айналысуда. Олардың ішіндегі негізгі ұйым «Жер туралы білім орталығы, металлургия және байыту». Орталық жұмысына 2007-2009 жылдар аралығында 734,94 млн тенге бөлінсе осының 230,84 млн тек 2007 жылға бөлінді. Бұл еңбекке 2007-2012 жылдарда 5 млрд доллар бөлінді. Аталған бағдарлама бес блоктан тұрады: тау-кен өндірісінің нанотехнологиясын зерттеу және дамыту; энергиялық системалар нанотехнологиясын дамыту үшін жаңа наноматериалдар түрлерін қарастыру; биоматериалдардың жаңа түрлерін өндіру үшін нанотехнология жаңа әдістерін пайдалану; ақпараттық технология және микроэлектроника үшін жаңа квантты құрылымды заттар синтездеу; наноматериалдардың және нанотехнологияның жаңа түрлерін алу және оларды Қазақстаннан мұнай-газ секторында пайдалану. Бүгінгі таңда Қазақстанда нанохимия, нанотехнология әдісімен 17 ғылыми зерттеу институттары айналысады. Олардың ішінде аль-Фараби атындағы Қазақтың мемлекеттік университетінде Эксперименттік және Теориялық физика ғылыми зерттеу институтының-10ғылыми жобасын, Ғылым Академиясының Физико-техникалық институтында-10 ғылыми жобасын, Жану Проблемасы институтының -8 ғылыми жобасын, Д. В. Сокольский атындағы Органикалық катализ және Электрохимия институтындағы- 8 ғылыми жобаны, Минералды материалдарды өңдеу орталығы -5 ғылыми жобасы, М.О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан университетінде -4 ғылыми жобасын, А.Бектуров атындағы Химия институтында -3 ғылыми жобасын, Қарағанды қаласындағы Фитохимия институтында-3 ғылыми жобасын, Л. Гумилев атындағы Евразиялық университетінде-3 ғылыми жобасын, Қ.Сатпаев атындағы Техникалық университетінде, Қарағандыдағы Индустриалды институтында, Шығыс Қазақстандағы мемлекеттік Техникалық университетінде, Е. Букетов атындағы Қарағанды Мемлекеттік университетінде айтуға болады. Қазақстан ғалымдарының нанохимия саласына арналған жұмыстарының негізгі бағыты наноқұрылымды наноматериалдарды кремний атомының негізінде алуға бағытталған. Сонымен қатар наноматериалдарды химиялық жолмен катализаторларды, композициялық бүркемелер жасауға, электрохимиялық әдістерді алуға, қолдануға арналған. Нанотехнология әдісінің тағы да қол жетімді – проблемалары биомедицина саласына да бағытталған. Қазақстан медицина саласындағы ғалымдарының бүгінгі еңбектеріауруларға пайдаланатын дәрумендерді керекті жеріне уақытында жеткізу проблемасына арналған. Бұл ізденіс жұмыстарының жақын аралықта өзінің нәтижелерін беретініне кумәніміз жоқ. Өйткені, алғашқы ақпараттан ғылыми зерттеу еңбектері –өздерінің дұрыс нәтижелерін бере бастағанын дәлелденді. Қазақстан ғалымдары белгілі атомдардың, мысалы кремний немесе көміртек атомдарының құрылымдарын өзгертуменде айналысып олардың негізінде наноматериалдардың жаңа түрлерін алуда. Мысалы, Жану Проблемасы институт ғалымдары көміртек атомы наннанотүтікшелер мен фуллеренді алу проблемасымен айналысуда. Сонымен қатар көміртек атомының сандық құрамын өзгерту арқылы химиялық жолмен тоқ, энергия көзін алуда олардың жұмыстарының жалғасы болмақ. Қазақстан ғалымдары алмаз кластерімен сонымен қатар цирконий диоксиді негізінде көптүтікті борпылдақ керамика плазмохимиялық әдістен алу жұмыстары ғылыми ізденіс жұмыстарынада көңіл бөлуде. Мысалы, көміртек наноталшықтары метанды катализдік пиролиз әдісімен ыдырату арқылы алынды. Ноноқұрылымды катализдік қасиеттері бар және ерекше нанокомпозит материалдар алу және олардың қасиеттерін ғылыми зерттеу жұмыстарымен Д.В. Сокольский атындағы Органикалық катализ және Электрохимия институты және аль-Фараби атындағы Қазақ мемлекеттік университетінде, Жану Проблемасы институты ғалымдарыда айналысуда. Олар өндіріс су қалдықтарының құрамындағы хром мен мышьякты технологиялық ерітінділерден тиосульфатты және тиокарбамидті алтын және күміс ерітінділерінен бөліп алу жаңа проблемаларымен де айналысуда. Сонымен қатар өсімдік клетчаткаларын және әртүрлі көмірсутектерді карбондау арқылы сорбенттердің жаңа түрлерін ала бастады. Ғылым академиясының Физико-техникалық институты улы газдарды, олардың мөлшерін және қопарылғыш заттарды анықтау үшін, нанокристалды материалдың жаңа түрлерін синтездеуменде айналысуда. А. Бектуров атындағы Химия институтының ғалымдары биологиялық сезімтал сенсорлар түрлерін алумен айналысып жатыр. Қазақстан Ғылым академиясының Металлургия және Байыту институты нанотехнология әдісін пайдаланып металл беттерін электрохимиялық әдіспен нанокомпозитті материалдарымен қаптау әдістерімен алуда. Адам денесінде пайда болған ісіктерді жою мақсаты үшін пайдаланылатын антрациклинді, антибитиктерді қажетті жеріне жеткізу үшін пайдалана алатын нанотүйіршіктерді пайдалану проблемаларымен Қазақтың медициналық институты айналысуда. Қарағанды Индустриялды техникалық институтында энергияны сақтау үшін наноқұрылымды заттар алумен, ал Л.Н. Гумилев атындағы Евразиялық университетіндегі ғалымдар диоксид кремний және басқа да металдар негізінде нанокристалды нанокластерлі материалдар алудың компьютерлік әдісін пайдалану жолдарын қарастыруда. Сонымен, қазіргі кезде дүние жүзінде наноқұрылымды заттар проблемасы өте жоғары үрдісте дамуда. Мысалы, наноұнтақ өндірісімен дүниежүзі бойынша 160, нанотүтікпен -56, нанотүтікті материалдармен – 22, фуллеренмен –21, квантты нүктелермен –16, наноталшықтармен–9, нанокапсуламен–8, наносымдармен –6, дендриметлермен –5 компаниялар айналысады. Алда наноматериалдармен оның технологиясымен мақта өндірісіне қажетті, әсіресе дүниежүзілік сауда ұйымына кірген елімізге оның сауда-саттық істерімен айналысу үшін судың әсеріне төзімді, мыжылмайтын маталар алу, ауыл шаруашылығына және тамақ өндірісіне қажетті заттардың өнімдерін арттыру, құрылыс саласына қажетті пеноблоктардың жаңа түрлерін, нанотехнологияларын, сонымен қатар қорғасын өндірісінде өндіріс қалдықтарынан кальцийдің арсенийті мен арсенатын бөлу, адам өміріне қажетті дәрумендер алу үшін нанотехнологияның жаңа әдістерін пайдалану жолдары қарастырылуда.Сонымен нанохимия ілімі бүгінгі күні ғарыштап дамып адам баласының өміріне өзінің септігін тигізеді деген үміттеміз. Нанотехнология әдісімен өндірілген өнімдер бүгінгі таңда радиоэлектроника, ақпараттық сферада, энергетика, транспортта, биотехнологияда, медицина,қорғаныс салаларында қолданыс табуда. Осы саламен 50-ден астам елдер айналысуда. Бұл саланың ғалымдары өнімдерінің маңыздылығына байланысты аздаған уақыт аралығында 8 рет Нобель сыйлығымен марапатталды. Бұл сала ғалымдарының еңбектерінің, маңыздылығы соншалықты аздаған жарты ғасыр уақыттар аралығында, өнімдері, ғарыштап дамыды және дами береді деген үміттеміз. жүктеу/скачать 32,85 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|