Нанотехнология
Бұл ғылымның пайда болуын 1959 жылы Нобель сыйлығының лауреаты, АҚШ физигі Р.Фейнманның жеке атомдарды манипулятор көмегімен қозғалту мүмкіндіктері туралы жасаған баяндамасымен байланыстырады.
Нанотехнология да өмірге осындай қиял мен әуестік нәтижесінде келген еді. 1986 жылы студент Эрик Дрекслер өзінің «Жасампаз машина» аталатын футуристік эссесінде тұңгыш рет молекулярлы технология атауын қолданады. Ол фантаст — жазушы Станислав Лемнің идеяларына өз қиял -болжамдарын қосақтай отырып, «Саналы тіршілік ортасының» жалпы бет-бейнесін жасап шығады.
Алдағы 10 -15 жылда нанотехнологиялық материалдарды қолдану тәсілімен шығарылатын бұйымдардың көлемі триллион доллар болады деп күтілуде. Бүкіл әлем аса бір құштарлықпен айналысып отырған нанотехнологияны дамытуды қолға алмағанды айтпағанда, оның не екенін, пайдасы қандай болатындығын біз әлі күнге дейін жетік білмейміз.
Нанотехнология – кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химиялық қасиеттері бар молекулалар, наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=10−9 метр). Нанотехнология осындай ауқымды өлшемдермен айналысады.
Терминді Норио Танигути енгізген
Бұл көзге көрінбейтін аса ұсақ бөлшектерді ретке келтіре отырып, соның ерекшеліктерін алдын — ала белгілеп беру арқылы әлдебір құрылымды құрастыруға қажетті жекелеген атомдарды ыңғайластыра орналастыру.
Әуестену, еліктеу, қиялға берілу секілді адами қалыптардың бірте — бірте ел сенгісіз жаңалықтарға бастайтыны әлмисақтан белгілі.
Аңыз — ертегілердегі аспанға ұшатын ағаш ат пен кілем, желаяқ етіктер, аста-төк дастарқан, қияндағыны көз алдыңа алып келетін қол айна секілділер шындыққа айналып, дәл қазір «көне дүниелер» санала бастады.
Осы болжамға сәйкес, XXI ғасырда нанороботтар әрбір заттың, әрбір адам ағзасының ішіне енгізіледі де, адамзат қоршаған әлеммен бірге тұтастай саналы компьютерге айналады. Мұндай идея Эссе Дрекслерден бұрынырақ пайда болған көрінеді. 1981 жылы ІВМ корпорациясының швейцариялық филиалындағы екі инженер, Герд Бинниг пен Гейнрих Рорер мәнерлеп туннельдеуші микроскоп ойлап тауыпты. Микроскоптың құрылымы аса қарапайым: шамалы қысымға қосылған аса жіңішке ине бір нанометр шамасындағы қашықтықта материалдың үстімен жылжып отырады. Осы кезде инелердің өткір ұшы материалдың беткі қабатына электрондарды тесіп өткізеді де, соның нәтижесінде шамалы тоқ пайда болады, оның көлемі ине мен беткі қабаттың арасындағы қашықтыққа байланысты болады.
Нанотехнология терминін қолданысқа алғаш рет 1974 жылы жапон физигі Норио Танигути енгізген. Макроскопиялық заңдылықтарға сүйенетін басқа инженер ғылымдардан нанотехнологияның негізгі ерекшелігі, нанонысандар үшін кванттық және молекулааралық өзара әсерлесуінің күшті болуына байланысты.
Нанотехнология саласындағы зерттеулер қазірдің өзінде практикалық маңызы зор нәтижелер беруде.
Генетика, медицина, клондау, микроағзалардағы бактерияларға әсер ету және машина жасау, электроника, т.б. өндірістерге арналған жаңа материалдар алу, техника мен өндірістің барлық түрлерін жаңа сапа деңгейіне көтеру мәселелерін нанотехнологияны дамыту арқылы ғана шешуге болады. Қазақстанда наноқұрылымдарды зерттеу ҚР білім және ғылым министрлігінің іргелі ғылыми — зерттеулер бағдарламасы бойынша 2003 жылдан жүргізіле бастады.
«Наноинженерлік зерттеу әдістері» зертханасы
Нанотехнологиялық зерттеулерде белгілі жетістіктерге жеткен ғылым ұжымдарды топтастырып, олардың жұмыстарын үйлестіру мақсатында Алматы қаласы маңындағы Алатау кентіндегі Ақпараттық технологиялар бағы аймағына кіретін физика — техника институты жанынан ұлттық нанотехнология зертханасы ұйымдастырылған. Мұндағы ғылыми -зерттеулер нақты жобалардан тұратын бағдарламалар бойынша жүргізіледі. 2007-2008 жылдары отандық жоғары оқу орындарында инженерлік бағыттағы 15 ғылыми зертхана құрылып, жұмыс істей бастады. Бұл салаға республикалық бюджеттен азды-көпті қаражат та бөлінген.
Еліміздің 10 алдыңғы қатарлы жоғары оқу орындарында қазіргі талапқа сай жабдықтармен жабдықталған инженерлік зертханалар ашылған болатын. Солардың қатарында Әл — Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университеті мен М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университетіндегі «Наноинженерлік зерттеу әдістері» зертханасы бар. Әл-Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университетінде аты дүние жүзіне мәшһүр профессор Г.А. Мун, Тараз мемлекеттік университетінде профессор И.И. Бекбасаров басшылық жасайды. 2012 жылы Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе мемлекеттік университетінде «Нанотехнологиялар» ғылыми зертханасы ашылды. Тараз мемлекеттік университетінде бүгінгі күні электронды микроскоптар мен рентгендік микроталдаулар жасалып, құрылыстық, композициялық материалдарды, азық-түлік өнімдерін физикалық-химиялық зерттеу әдістері жалғасын табуда.
Қазақстандағы наноғылымы
Қазақстанда наноғылымы мен нанотехнологияны дамыту үшiн 2007-2009 жылдарға арналып бағдарлама қабылданған. Жоғарыда аталынған бағдарлама нақтылы жобалардан тұрады. Мұндай наножобалардың бағасы мен оны орындаушылары белгiленген. Жобада Ұлбадағы металлургия зауыты шығаратын бериллийдiң негiзiнде конденсатор алу белгiлендi. Бұл жобаны зауыт қаржыландырады. Кремний өндiру саласымен тiкелей байланысты бiрнеше жоба бар. Кремний шикiзаты күн батареяларын орнатудағы негiзгi материал болып табылады. Елiмiздiң жер қойнауында осындай 85 миллион тонна шикiзат бар. Қазақстан ғалымдары түрлi компаниялармен бiрлесе отырып, кремний өндiру арқылы келешекте фермерлiк шаруашылықтарға арналған күн батареяларын шығаруды жоспарлады. Бiрақ, бұл бағдарлама ауылды дамыту бағдарламасымен тығыз байланысады.
Дүниежүзiнiң ғалымдары ХХI ғасырда нанотехнологияға жаппай бетбұрыс жасады. Ең үздiк техникалық жетiстiктерге қазiргi жағдайда тек қана наноғылымының мүмкiндiктерi арқылы қол жеткiзуге болады. Наноғылымының озық технологияларын игерiп, оны өндiрiсте қолдануда АҚШ, Қытай, Жапония, Германия, Франция мемлекеттерiнiң ғылыми — өнеркәсiптiк кешендерi алдыңғы лекке шықты.
