11- seminar Yarimo’tkazgich materiallar asosida magnitik sezgir datchiklar

11- Seminar
Yarimo’tkazgich materiallar asosida magnitik sezgir datchiklar.
Insoniyat rivojlangan sari ming yillardan buy on biologik organizmlarda, jumladan, inson organizmida ishlayotgan tabiiy mexanizmlar ishlashini tushinishga va o'zlashtirishga harakat qilib keladi. Bunday intilishlar ba'zan odam va hayvonlar sezgi a ’zolarini takrorlovchi elektron qurilm alar yaratishga olib keladi. Ushbu qurilmalar, asosan, tashqi ta’sirga sezgir sensorlar (inglizcha “sense” - “sezish”) yoki datchiklar tashkil qiladi. Bunday qurilmalar hozir avtomabillarda, m usiqa markazlarida. muzlatkichlarda va boshqa turmush asboblarida qo‘llanilmoqda. Datchiklar q o ‘riqlash uskunalarida, seysmo - datchiklarda, o‘t ketishining oldini olishda, tibbiyotda keng foydalaniladi. Bugungi kunda ultratovush sensorlari juda shuhrat qozongan. Ishlash qonuniyati bo‘yicha ular kichkina motomi eslatadi. Ular tarqatayotgan ultratovush to‘lqinlari xonaning har qanday burchaklariga kirib boradi. Xona geometriyasidagi ozgina o’zgarish, masalan, biror kutilmagan mehmonning xonaga kirishi, darxol signal qurilmasini ishga soladi. Infraqizil datchiklaming ishlash qonuniyatlari ham shunga o'xshash. 0 ‘zidan issiqlik nurlanishi chiqaruvchi obyektlar (masalan, odam yoki hay von) datchikning ishlash zonasiga kirib qolsa, u signal beradi. 191 Poyezoelektrik sensorlar buyumlarga mexanik ta’sirni sezish uchun ishlatilib, seyflarni va muzey eksponatlarini qo‘riqlashda ishlatiladi. Bunday MEMS qurilmalar buyumdagi 1 mikrongacha bo'lgan siljishlam i seza oladi. Sensor birinchi bobda batafsil bayon qilinib o'tilgan pezoelektrik effekt asosida ishlaydi. Hozir juda ommalashgan gazli sensorlar yarim o‘tkazgich membrana orqali o ‘tayotgan havo tarkibini analiz qilish orqali ishlaydi. Sensorga kirayotgan havo molekulalari oMchagich elektrod yaqinida joylashgan elektrolit bilan reaksiyaga kirishadi. Reaksiya natijasida hosil boMgan elektr toki o‘lchanib. atmosfera tarkibida u yoki bu modda borligi haqida xulosa chiqarish mumkin. Bunday qurilmalar gazlarning chiqib ketishi, atmosferada zaharli va portlovchi gazlar (masalan, vodorod) b o r-y o ‘qligini aniqlash imkonini beradi. Nanosensorlar - bu nanomasshtablardagi effektlarda ishlaydigan sezgir elementlardir. Bugungi kunda nanosensorlar murakkab qurilm alar holatini aniqlash. uy ro‘zg‘or texnikasi va biomtibbiyotda keng qoilanilm oqda. NEMS lar yordamida faqat bir turdagi molekulalarni ajratuvchi nanoretseptor ishlashini ko‘rib chiqamiz. Qanday qilib faqat markaziy kompyuter tanlagan molekulalarni ajratib oluvchi programmalashtirilgan nanoretseptor yaratish mumkin? Saralash qanchalik toza bo'ladi? Bu savollarning barchasiga nanoretseptorlar va nanostrukturalarni m atematik model lash yordam ida javob topsa boMadi. M olekular saralovchi rotor (M SR) deb nomlangan mumtoz nanoretseptor Erik Dreksler tomonidan taklif qilingan. Unda har bir rotor m a‘lum bir molekulalarga m o'ljallangan “uyachalarga” egadir. Turli xil molekulalar ichida turgan “uyacha” faqat tanlangan molekulani tutib qoladi va uni qurilma ichiga kirib ketguncha ushlab turadi. Bunday rotorlar 10s ta atomlardan tuzilgan bo‘lib. 7x14x14nm o‘lchamga va 2-10’2lkg massaga ega bo‘ladi. Ular atomlar soni 20 tadan oshmagan molekulalarni 106 molekula/sek tezlik bilan va bir molekulaga 10'22 J energiya sarifida ishlashi mumkin. M SR 10'59 Vt energiya iste’mol qilgan holda 30000 atmosferagacha bosim hosil qilishi mumkin.
Rotor to'liq qayta tiklanuvchi bo4lib, gaz, suv va glyukoza molekulalarini damlash yoki chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Har bir rotor uning uzunasi bo‘ylab joylashgan molekulalarni tutib olish uchun 12 ta “uyachadan" iboratdir. MSR katta idishlarga birorta ham begona niolekulasi yo‘q, kimyoviy toza moddalarni damlash imkonini beradi. Rotorlarning “uyachalari" maxsus tuzilishga ega bo‘lib, ular ba’zi fermentlarning faol markazlari singari, atomma - atom yig‘iladi. Masalan, geksokinaz fermenti glyukoza uchun “uyacha” bo'ladi. Erik Drekslerning hamkasbi va Xerox kompaniyasi tadqiqotchisi Ralf Merkle uzunchoq, chiziqli molekulalarni “tutuvchi uyachalar'” uchun nanonaychalardan foydalanish mumkin deb taxmin qiladi. Ralf turli uzun molekulalar uchun zarur bo'lgan nanonaychalar oMchamlarini hisoblab chiqdi. Robert Fraytas esa molekulalarni saralash uchun bir qator “mexanik” retseptorlami taklif qilmoqda. Ular turli shaklda bo‘lib, m a'nosi bir xil: kompyuterdan kelgan signalga qarab retseptor avtomatik ravish! da saralanayotgan molekula shakliga kirib qoladi
O‘zining simsiz ulanishi, avtonomligi, kichikligi, ko;pligi, ishonchliligi va nisbatan arzonligi tufayli “aqlli chang*’ odamlarning kundalik hayotiga shiddat bilan kirib kelmoqda. Harbiy va politsiya sohasidan tashqari, o‘zaro uyushgan sensor tarm oqlari tinch maqsadlarda ishlatilishi ham mumkin. Bu atrof- muhitni kuzatishdan tortib. qari odamlarga qarashgacha bo'lgan turli vazifalardir. Biz faqat yuqori ijobiy natijalar bergan bir qancha misollarni keltirib 6 ‘tamiz: M en shtatidan 12 kilom etrda joylashgan Yovvoyi 0 ‘rdak oroli har yili yozda bolalash uchun uchib keladigan minglab dengiz qushlari bilan qoplanadi. Om itolog Jon Anderson bu qushlar nechtadan bolalashi va buning uchun qanday sharoit boMish kerakligini aniqlash uchun, charchab - tolib va qushlar tinchligini buzgan holda, m inglab uyalarni ko‘zdan kechirib chiqar edi. Ikki yil oldin ular orolga “aqlli chang” lar tarm og‘ini sepib yuborgach va bazaviy kompyutemi intem etga ulagach. ularning faoliyati tubdan o ‘zgardi. Endi b iz -d e y d i Anderson, dunyoni ixtiyoriy nuqtasida turib, sensorlar joylashtirilgan qush uyalarida hozirgi vaqt momentida nima bo‘layotganini bilib turishimiz mumkin. B ir necha yil oldin Kalifom iya shtatidagi Berkli universiteti biologi Todd Douson mahalliy botanika bog‘ida Intel korporatsiyasida ishlab 196 chiqilgan 80 ta kichik qurilmachalar yordamida birinchi marta doimiy yashil o‘rmon iqlimi o'zgarishining uch o'lcham li tasvirini yaratdi. Kaliforniya shtatidagi Palm Spring shahri yaqinidagi qo'riqxona ekosistemasini o'rganish bo‘yicha, shunga o ‘xshash, lekin undan kengroq tadqiqotni Los - Andjeles universiteti olib bormoqda. Boshqa tadqiqotchilar “motes” larni yer qimirlash oqibatlarini m odel iashtirishda, harbiy zonadagi transporter harakati monitoringida, qishloq xo‘jaligida suv resurslarini ishlatishda, binolar, y o ila r holatini aniqlashda, suv havzalari ifloslanish darajasini aniqlashda va yana boshqa ko‘p sohalarda ishlatmoqdalar. “M otes”lar bioterroristlar hujumi belgilarini aniqlashda juda muhim vazifani bajaradi. Bu texnologiyaning qonuniyligiga ba’zi asoslangan shubhalar mavjud. Ularning foydali qoMlanilishidan tashqari, “aqlli chang" ko'rinm as eshituv qurilmasi sifatida ham ishlatilishi mumkin. Bu uning egasiga boshqa fuqorolaming shaxsiy hayotiga tajovuz solishga imkon beradi. Uning omma orasida keng tarqalishi esa yomon maqsadlarda foydalanishni faqat ko'paytiradi. Ilmiy - texnik taraqqiyotni to ‘xtatib boim aydi, shuning uchun texnika rivojlanishiga mos holda davlat qonunchiligini ham mukammllashtirib borish zarur bo‘ladi.