Mavzu: 1-§. Kirish. Nanotexnologiya fanining yangi ob’ekti. Nanotexnologiya tarixi

1-mashg’ulot.

Mavzu:1-§.Kirish. Nanotexnologiya fanining yangi ob’ekti. Nanotexnologiya tarixi.

(2-soat)

Ma’ruza rejasi:

1.Nanotexnologiya fanini o’qitish maqsad va vazifalari, boshqa fanlar bilan bog’liqligi.

2.Nanotexnologiyalar tarixi haqida.

3.Nanotexnologiya sohasida erishilgan yutuqlar (rivojlangan davlatlarda).

2-3-mashg’ulot.

Mavzu: 2-§.3-§.Nanozarrachalarning fizik xossalari.

(4-soat)

Ma’ruza rejasi:

1.Nanozarrachalar yuzasining ahamiyati.

2.Yarimo’tkazgichlar yuzalarini tuzilishi.

3.Nanozarrachalarni magnit va optik xossalari.

4.Nanozarrachalarni asosiy xossalari.

4-5-mashg’ulot.

Mavzu:4-§.5-§.Nanozarralarni olish uslublari.

(4-soat)

Ma’ruza rejasi:

1.Nanozarrachalar klassifikatsiyasi.

2.Nanoplyonkalar olishning amaliy usullari.

3.Fulleren va nanotrubkalarni olish.

6-mashg’ulot.

Mavzu:6-§.Nanozarrachalarni ko’rish asboblari.

(2-soat)

Ma’ruza rejasi:

1.Mikroskoplarni rivojlanish tarixi.

2.Zondli mikroskop.

3.Skanerlaydigan tunnel mikroskop.

4.Atom kuchlanishli mikroskop.

7-8-mashg’ulot.

Mavzu:7-§.8-§.Nanomateriallar.

(4-soat)

Ma’ruza rejasi:

1.Uglerodli klasterlar.

2.O’ralgan grafit qatlam geometriyasi.

3.Nanotrubkaning metall va yarimo’tkazgichligi.

4.Nanotrubkali displey.

5.Foton kristallari, yangi ob’ektlar.

9-mashg’ulot.

Mavzu:9-§.Nanotexnologiyalar istiqbollari.

(2-soat)

Ma’ruza rejasi:

1.Nanotexnologiyalarni yaxshi o’zlashtirib olgan mamlakatlarni ekonomikasi.

2.Dunyoda nanotexnologiya mahsulotlarini ishlab chiqarish ko’rsatkichlari to’g’risida.

3.Nanotexnologiyaning ustuvor yo’nalishlari to’g’risida.

1-mashg’ulot.

Mavzu:1-§.Kirish. Nanotexnologiya fanining yangi ob’yekti. Nanotexnologiya tarixi.

(2-soat)

Ma’ruza rejasi:

1.Nanotexnologiya fanini o’qitish maqsad va vazifalari, boshqa fanlar bilan bog’liqligi.

2.Nanotexnologiyalar tarixi haqida.

3.Nanotexnologiya sohasida erishilgan yutuqlar (rivojlangan davlatlarda).

Kirish.

O’tgan asrning oxirlarida fan va yuqori texnologiyalar materiyaning nanometrli o’lchamlarida kuzatiladigan xossalaridan foydalanish insoniyat oldida juda katta imkoniyatlar yaratishi mumkinligini ko’rsatib berdi. Oxirgi 15 - 20 yil ichida gurkirab rivojlanib kelayotgan va «nanotexnologiya» deb nom olgan o’ta istiqbolli yo’nalish shu kunlarda insoniyat bilan bog’liq hamma soxaga kirib borishini, ishlab chikarish, ekonomikani va umuman xayotning xamma jabxalarini keskin ravishda o’zgartirib yuborishini namoyon qila boshladi. «Nano» qo’shimchasini o’ziga qo’shib olgan juda ko’p yangi so’zlar paydo bo’la boshladi: nanotexnologiya, nanofizika, nanoximiya, nanoelektronika, nanomeditsina, nanodunyo va h.k. Bu so’zlarni mutaxassislar bilan bir qatorda jurnalistlar, amaldorlar, siyotsatchilar va xattoki davlat rahbarlari xam tez-tez ishlatadigan bo’lib qoldilar. Buning sababi, albatta, ko’pchilikning nanotexnologiyalarning hayotimiz kelajagini o’zgartirib yuborishda juda katta rol o’ynashini tushunib etganligidadir.

Sanoati rivojlangan G’arb mamlakatlarida va Yaponiyada «nanodunyo» bilan qiziqish oldinroq, XX asrning oxirlariga kelib kuchayib ketdi. Bu fanning rivojlanish belgilari butun dunyo nanorevolyutsiya asriga kirib kelayotganligidan xabar berar edi, uning natijalari kompyuter va lazerlarning hayotimizga olib kirgan yangiliklaridan chuqurroq va salobatliroq bo’ladiganga o’xshaydi. Shu sababli bu mamlakatlarda boshlang’ich va oliy ta’lim darajalarida «nanofanlar» asoslarini o’qitishga mo’ljallangan har xil milliy programmalar qabul qilindi, anchagina darslik va qo’llanmalar chop etildi, «nanomarkazlar» tashkil etildi, bunday markazlarda kuchli kompetentsiyaga ega bo’lgan va chuqur bilimli professional kadrlar etishib chikdi.

Bizning mamlakatimizda ham nanotexnologiyalarning rivojlanishiga katta e’tibor berilyapti, ilmiy-tekshirish institutlarida nanomateriallarning har xil xossalarini o’rganishga bag’ishlangan ilmiy tadqiqot ishlari bajarilyapti. Keyingi qadamimiz talaba yoshlarni nanotexnologiya fanining fundamental asoslari bilan tanishtirishga bag’ishlangan bo’ladi va ushbu kitobcha ana shu maqsadni amalga oshirishda ko’mak beradi, deb umid qilaman.
1. Nanotexnologiya fanini o’qitish maqsad va vazifalari, boshqa fanlar bilan bog’liqligi. «Nano» degan qo’shimcha «nanos» degan grek so’zidan (uning tarjimasi - «mitti», «karlik», xattoki «kichkina chol») olingan bo’lib, biror birlikning milliarddan bir qismi degan ma’noni anglatadi: masalan, 1 nanometr, 1 nanosekund va h.k. Fizikada nanozarrachalar deganda o’lchamlari 1 nanometrdan (1nm) 100 nanometrgacha bo’lgan ob’ektlar tushuniladi. (1 nm=10^-9m=10^-6mm=10^-3mkm). Albatga, nanoob’ektlarga xos xususiyatlar o’lchamlarning 0,1 nm dan birnecha o’n nanometrgacha bo’lgan sohasida ayniqsa yorqin namoyon bo’ladi. Bu sohada nanoob’ektlarning xamma xossalari (fizik - mexanik, termo, elektr, magnit, optik, kimyoviy, katalitik va boshqa xossalar) makroob’ektlarnikidan keskin farq qilishi mumkin. Boshqacha aytganda, fizika va boshqa tabiiy fanlar shu davrgacha atom va molekulalarning xossalarini ancha chuqur o’rgandi, ulardan xosil bo’lgan makroob’ektlarni xam xar taraflama o’rganib, ulardan hayotda o’z extiyojlari uchun keng foydalanishni yo’lga qo’ydi. Lekin XX asrning oxirigacha fanda o’lchamlari 1nm=100 nm bo’lgan ob’ektlar (zarralar)ning xossalari o’rganilmay qolgan, shuning uchun bu soxaga tegishli ob’ektlarni yangi dunyo deb atash mumkin, ularning xossalarini tekshirish fanda 15÷20 yil avval boshlandi. Bu fanga nanotexnologiya deb nom berildi va u keng tarkaldi.

Ingilizcha ma’noga ega bulgan «nanotechnology» so’zini birinchi bo’lib yapon olimi professor Norio Taniguchi 1974 yilda taklif etgan edi. U bu terminni o’sha yili Tokioda bo’lib o’tgan xalkaro konferentsiyada (International Conference on Precision Engineering) «Nanotexnologiyaning asosiy printsiplari xakida» («On the basik Concept of Nanotechnology») degan ma’ruzasida ishlatdi. Shunga karamasdan nanotexnologiya tushunchasiga ta’rif berish protsessi xali xam to’xtamagan, ba’zan bu masala qizg’in munozaralarga sabab bo’lmoqda.

2. Nanotexnologiyalarning bobosi deb grek faylasufi Demokritni hi- soblash mumkin. U 2400 yil oldin moddaning eng mayda zarrachasini ta'riflash uchun birinchi bo'lib “atom” so‘zidan foydalangan Shveysariyalik fizik Albert Eynshteyn esa 1905-yilda nashr qilingan ishida qand (shakar) raolekulasining o‘lchami taxminan 1 nanometrga teng ekanligini isbotlab bergan.1931-yilda nemis fiziklari Maks Knoll va Ernst Ruskalar birinchi marta nanoobyektlarni o‘rganish mumkin boigan elektron mikroskop yaratdilar.1959-yilda amerikalik fizik Richard Feynman miniatyuralash kela- jagini baholay olgan ishlarini e’lon qildi. Nanotexnologiyalarning aso- siy holatlari, uning Kaliforniya Texnologik Institutida o‘qilgan (U yer- da - pastda joylar ko'p) (“There's Plenty of room at the Bottom”) deb nomlangan mashxur ma’ruzasida belgilab berilgandi. Feynman fizika- ning asosiy qonunlari nuqtayi nazaridan narsalarni to‘g‘ridan-to‘g‘ri atomlardan hosil qilish mumkinligini ilmiy tomondan tasdiqlab berdi. O^lsha vaqtda uning bu so‘ziari faqat bir sabab bilan fantastikaga o‘xshab ketar edi: ayrim atomlar bilan operatsiyalar o‘tkazish mum­kin bo'lgan texnologiyalar (ya'ni atomni aniqlab olish, uni olib boshqa joyga qo‘yish) xali yo‘q edi. Bu sohaga qiziqishni kuchaytirish uchun Feynman, kim birinchi bo'lib kitobning bir betini igna uchiga yozib bersa u 1000 dollar berishni va’da qildi. Bu narsa 1964-yildayoq amal- ga oshirildi. 1968-yilda Amerikaning Bell kompaniyasining ilmiy bo‘limi xo- dimlari Alfred Cho va Jon Arturlar sirtni nano-qayta ishlashning nazariy asoslarini ishlab chiqishdi. 1974-y ilda yaponiyaiik fizik Norio Taniguchi ilmiy atamalar qatoriga “nanotexnika” so’zini kiritdi, u bu^^vz;bite^4dwm^?(№ 1 mtoeadan, , kichik boMgan mexanizmlarni

1981-yilda germaniyalik fiziklar Gerd Binnig va Genrix Rorerlar skanerlovchi tunnel mikroskopini yaratishdi, bu uskuna materialga ato- mar darajada ta’sir ko‘rsata oladi. Ular 4 yildan so'ng Nobel mukofotini oldilar. 1985-yilda Amerika fiziklari Robert Kerl, Xerold Kroto va Richard Smollilar diametri 1 nanometrga teng boigan buyumlarni aniq o'lchay oladigan texnologiyani yaratdilar. 1986 yilda tunnel mikroskopidan farqli ravishda barcha materiallar bilan o‘zaro ishlay oladigan atomiy- kuch mikroskop yaratildi. 1986-yilda nanotexnologiyadan keng omma ham xabar topdi. Ame- rikalik futurolog Erik Dreksler nanotexnologiyalar yaqin vaqtlar ichida tez rivojlanib ketishini bashorat etgan kitobini nashr qildi. 1989-yilda IBM kompaniyasi xodimi Donald Eygler o‘z firmasining nomini ksenon atomlari bilan yozib berdi. 1998-yilda gollandiyalik fizik Seez Dekker nanotranzistorni yaratdi. 2000-yilda AQSH hukumati “Milliy nanotexnologik tashabbus"ini e’lon qildi (National Nanotechnology Initiative). 0‘sha vaqtda AQSH federal budjetidan 500 mln. dollar ajaratildi. 2002-yilda bu mablag‘ 604 mln. dollargacha oshirildi. 2003-yilga 710 mln. dollar so‘raldi. 2004-yilda AQSH hukumati bu sohadagi olib borilayotgan izlanishlar- ga 4 yilga mo'ljallangan 3,7 mlrd. dollar ajratdi. Umumiy ravishda bu- tun dunyoda bu sohani o'rganishga kiritilgan mablag¹ 12 mlrd. dollarni tashkil etdi! 2004-yilda AQSH hukumati endi “Milliy nanotibbiyot” tashabbusi- ni “Milliy Nanotexnologik tashabbusi"ning bir qismi hisoblab qo^Lllab quvvatladi. Nanotexnologiyalami bunday tez rivojlanishi ommaning kat- ta miqdordagi axborotni qamrab olishga bo‘lgan ehtiyojidan kelib chiqqan. Zamonaviy kremniy chiplar (integral sxemalar) turli texnik zaru- ratlar natijasida yana taxminan 2012-yilgacha kichiklashib boraveradi. Ammo yo'lakchasining eni 40-50 nanometr bo‘lganda kvant mexanik buzilishlar oshib boradi: elektronlar tunnel effekti hisobiga tranzistor- lardagi o‘tish yo‘laklarini teshib o‘ta boshlaydi. Bu esa qisqa tutashuv degani. Buni yengib o‘tish uchun kremniy o‘miga oichamlari bir necha nanometr bo‘lgan uglerod birikmali nanochiplar qo‘l kelishi mumkin edi. Hozirgi vaqtda bu yo‘nalishda katta izlanishlar olib borilmoqda