Nano o‘lchamli klasterlar va kristallar. Nanotexnologiya

Nano o‘lchamli klasterlar va kristallar. Nanotexnologiya
Reja:

1.Nanotexnologiya haqida ma`lumot

2. Nanokimyo bo'yicha tadqiqot yo'nalishlari
3. Nano fanning asosiy tushunchalari

Keyingi o‘n yillikda jahon jamoatchiligi lug‘at boyligiga «nano» so‘zi kirib keldi. Xo‘sh, «nano» nima? Qisqa qilib aytganda, nano milliarddan bir qismdir.

Nanotexnologiya tushunchasi uchun tugal va aniq ifoda yo‘q, ammo mavjud mikrotexnologiya asosida bu o‘lchamlarni nanometrdagi texnologiya deb yuritish mumkin. Shuning uchun mikrodan nanoga o‘tish bu moddani boshqarishdan atomni boshqarishga o‘tish demakdir. Sohaning rivoji deganda esa asosan uchtayo‘nalish tushuniladi:
- o‘lchami atom va molekulalar o‘lchamlari bilan solishtirarli elektron sxemalarni tayyorlash;
- nanomashinalarni loyihalash va ishlab chiqish;
- alohida atom va molekulalarni boshqarish va ulardan alohida mikroob'ektlarni yig‘ish.
Nanomateriallar – nanozarrachalar yoki nanotexnologiyalar yordamida yaratilgan va o’lchamlari juda kichikligi hisobiga i ajoib xusussiyatlarga ega bo’lgan materiallar. Nanomateriallarga hech bo’lmasa bitta o’lchami 1 dan 100 nm oralikda yotgan materiallar tegishli.
Odatdagi o’lchamlar
Bir necha ming yillar davomida odamlar hamma narsalarni ko’zlari o’rgangan me’yor bilan, ya’ni odam bo’yi bilan baholab kelgan. Barcha halqlarda ham o’lcham birligi metr, yoki unga yaqin bo’lgan kattalik bo’lgan.XVII asrda odam ko’zi mikroskop tufayli ming marta kichik ob’yektlarni ko’rib boshlagan. Ammo buyumlarni va mexanizmlarning kichrayishi materiallar va kurilmalarning kichrayishiga bo’liq.
ХХ asrning o’rtasida vakuum lampalar elektronikani rivojlanishiga olib keldi. Ommabop holatda televizorlar ishlab chiqildi.
ХХ asrning o’rtasida o’lchamlar yana ming marta kichraydi – natijada hisoblash mashinalarning imkoniyatlari keskin oshdi. 15 yil ichida 1981 yilda birinchi personal kompyuter yaratildi. Odamzod tarixida internet bilan bog’liq bo’lgan yangi sahifa ochildi –Internet.
Nanofizika va nanotexnologiyalarni asoschisi yirik fizikolim Richard Feynman (1918-1988). Amerika fiziklar jamiyatining majlisida 1959 yilda qilgan “Pastda hali ko’p joy” ma’ruzasida bashorat qilib, qator g’oyalarni oldinga surdi. R.Feynmanni fikri bo’yicha odamlar juda uzoq vaqt davomida yonida bir dun’yo borligini bilmasdan yashab kelgan. Biror narsani ko’rmasak u bilan ishla olmaymiz. 1993 yildan boshlab R.Feynman nomidagi mukofot har yili nanotexnologiyalar sohasida buyuk yutuqlarga erishganlarga beriladi. Mikroob’yektlar yaratishni rag’batlantirish uchun R.Feynman 1mm dan kichik elektromotor yaratganiga 1000$ mukofot e’lon qilgan. Va ko’p vaqt o’tmasdan bunday motor yaratilgan.

Nanokimyo - kimyoning nanozarrachalarning xossalari, tuzilishi va kimyoviy o'zgarishlar xususiyatlarini o'rganadigan bo'limi. Nanokimyoning o'ziga xos xususiyati bu o'lcham effektining mavjudligi - fizikada sifat o'zgarishi. kimyoviy xossalari va zarrachadagi atomlar yoki molekulalar sonining o'zgarishi bilan reaktivlik. Odatda, bu ta'sir 10 nm dan kichik zarralar uchun kuzatiladi, garchi bu qiymat shartli qiymatga ega.

Nanokimyo bo'yicha tadqiqot yo'nalishlari

Nanomanipulyatorlar yordamida atomlardan yirik molekulalarni yig'ish usullarini ishlab chiqish; mexanik, elektr va magnit ta'sirlar ostida atomlarning molekula ichidagi o'zgarishini o'rganish.

Superkritik suyuqlik oqimlarida nanostrukturalarni sintez qilish; nanokristallarni yo'naltirilgan yig'ish usullarini ishlab chiqish.

O‘ta nozik moddalar va nanostrukturalarning fizik-kimyoviy evolyutsiyasi nazariyasini ishlab chiqish; nanostrukturalarning kimyoviy degradatsiyasini oldini olish usullarini yaratish.

Kimyo va neft-kimyo sanoati uchun yangi katalizatorlar olish; nanokristallardagi katalitik reaksiyalar mexanizmini o'rganish.

Akustik maydonlarda g'ovak muhitlarda nanokristallanish mexanizmlarini o'rganish; biologik to'qimalarda nanostrukturalarning sintezi.

Nanokristallar guruhlarida o'z-o'zini tashkil qilish hodisasini o'rganish; kimyoviy modifikatorlar yordamida nanostrukturalarni barqarorlashtirishni uzaytirishning yangi usullarini izlash.

Tadqiqotning maqsadi quyidagilarga imkon beradigan mashinalarning funktsional assortimentini ishlab chiqishdan iborat:

Kimyo sanoati va laboratoriya amaliyoti uchun yangi katalizatorlar.

Texnik nanostrukturalarning kimyoviy degradatsiyasini oldini olish metodologiyasi; kimyoviy buzilishlarni bashorat qilish usullari.

Yangi dorilarni olish.

Intratumoral nanokristallanish va akustik maydonni qo'llash orqali onkologik kasalliklarni davolash usuli.

Yangi kimyoviy sensorlar; datchiklarning sezgirligini oshirish usullari.

Energetika va kimyo sanoatida nanotexnologiyalar

Nanotexnologiya (yun. nanos — «mitti» + «texno» — sanʼat, + «logos» — taʼlimot, tushuncha) — fundamental va amaliy fan va texnikaning fanlararo sohasi boʻlib, innovatsion usullar (nazariy asoslash, eksperimental usullar sohalarida) bilan shugʻullanadi. tadqiqot, tahlil va sintez, shuningdek, yangi sanoat sohasida) kerakli xususiyatlarga ega yangi materiallarni olish. Nanotexnologiya yagona atomlar yoki molekulalarni (harakat, almashtirish, yangi kombinatsiyalar) manipulyatsiya qilish uchun eng yangi texnologiyalardan foydalanadi. Nanoob'ektlarning berilgan atom va molekulyar tuzilishini sun'iy ravishda tashkil qilish uchun turli xil usullar (mexanik, kimyoviy, elektrokimyoviy, elektr, biokimyoviy, elektron nurlar, lazer) qo'llaniladi.

Energetikada nanotexnologiyalar

Energetika va mashinasozlik sohasidagi nanotexnologiyalar

Ushbu sohada NT rivojlanishi ikki yo'nalishda boradi:

1- konstruktiv materiallarni yaratish,

2- sirt nanomuhandisligi

Qurilish materiallarini yaratish,

Ultradispers (yoki nanodispers) elementlarni o'z ichiga olgan tubdan yangi strukturaviy materiallarni yaratish uchun biz quyidagi yo'ldan bordik. Birinchisi, qo'shimcha moddalar sifatida o'ta nozik elementlarning qo'shilishi. Mashinasozlik va energetikada konstruktiv materiallar uchun fullerenlar ekzotik, juda qimmat.Ikkinchi yoʻnalish – termoplastik, issiqlik yoki plastik deformatsiyalar orqali amalga oshiriladigan poʻlat va qotishmalardagi metall boʻlmagan qoʻshimchalarning oʻta nozik tizimlarini (UDS) yaratish. Ma'lum bo'lishicha, konstruktiv materiallarning ishlash xususiyatlarini nafaqat metallurglarning fikriga ko'ra, deyarli tugaydigan qotishma komponentlarini kiritish, balki har qanday tabiatning deformatsiyasi bilan ham nazorat qilish mumkin. Bunday ta'sir bilan metall bo'lmagan qo'shimchalarning maydalanishi sodir bo'ladi. An'anaviy tavlanish va ishlov berish metallurgiyadagi nanotexnologiyalardan boshqa narsa emas.

Bunday ta'sirlar natijasida yuqori mustahkamlik egiluvchanlik bilan birlashtirilgan po'latlarni (Prometeydagi azotli po'latlarni), ya'ni energetika sohasida, mashinasozlikda etishmayotgan xususiyatlarni, materiallarni olish mumkin. kerakli xususiyatlarga ega. Nanotexnologiya esa bunday materiallarni muvaffaqiyatli olish imkonini beradi.

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Bilimlar bazasidan o‘z o‘qish va faoliyatida foydalanayotgan talabalar, aspirantlar, yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘ladi.
2. Nano fanning asosiy tushunchalari
Insoniyat taraqqiyoti tarixida yangi materiallar va texnologiyalarning rivojlanishi bilan bog'liq bir qancha muhim tarixiy bosqichlar mavjud.

Bugungi kunda fan alohida atomlar va molekulalarga bevosita ta'sir qilish imkoniyatiga yaqinlashdi, bu esa nanotexnologiyaning umumiy nomini olgan rivojlanishning tubdan yangi tendentsiyasini yaratdi. Nano darajasida boshqariladigan parametrlari va belgilangan xossalariga ega tuzilmalar va ob'ektlarni yaratish va o'rganish hozirgi zamonning eng muhim texnologik muammolaridan biridir. Bu asosiy cheklovlarga yaqin bo'lgan nanostrukturaviy holatdagi materiallarning o'ziga xos xususiyatlari, oldindan belgilangan dasturlashtiriladigan xususiyatlarga ega "aqlli" materiallarni yaratish imkoniyati, materiallarni qayta ishlash va ularning sirtini o'zgartirish uchun yangi texnologiyalarni ishlab chiqish, umumiy tendentsiya bilan bog'liq. mahsulotlarni miniatyuralashtirish, tubdan yangi ob'ektlarni yaratish. , qurilmalar va hatto yangi sanoat tarmoqlari.

Nanotexnologiyalar alohida atomlar va molekulalar darajasida moddalar bilan operatsiyalarga asoslangan yagona texnologik madaniyatga birlashtirilgan ilmiy, texnologik va ishlab chiqarish sohalarining keng doirasini ifodalaydi. Bu nafaqat yangi texnologiyalar, balki sanoatning barcha segmentlari va inson faoliyati sohalari, jumladan, axborot muhiti, sog'liqni saqlash, iqtisodiyot va ijtimoiy sohalarni o'zgartiradigan jarayonlar haqida.

Nanotexnologiyalarni joriy etish muhandislik ta'limiga yangicha yondashuvlarni yaratish, yangi g'oyalarga moslashishni talab qiladi.

Ushbu tadqiqotda nanotexnologiyaning asosiy jihatlari ko'rib chiqiladi.

1. Nano fanning shakllanish tarixi

Zamonaviy nanotexnologiyalarning tarixdan oldingi tarixi dunyoning ko'plab mamlakatlari olimlarining ko'p asrlik izlanishlari bilan bog'liq va o'zining uzoq tarixiy yo'liga ega. Keling, eng muhim bosqichlarni ko'rib chiqaylik.

1661 yil London Qirollik jamiyatining asoschilaridan biri irland fizigi va kimyogari R. Boyl o'zining "Skeptik kimyogar" asarida eng kichik zarrachalar - klasterlarning ("korpuskulalar") potentsial ahamiyatini ko'rsatdi.

Aristotelning to‘rtta asosiy tamoyildan (yer, olov, suv va havo) iborat bo‘lgan materiyaga qarashini tanqid qilgan muallif barcha moddiy jismlar o‘ta kichik tanachalardan iborat bo‘lib, ular ancha barqaror va turli birikmalarda turli moddalar va jismlarni hosil qiladi, degan fikrni ilgari surgan.

Keyinchalik Demokrit va Boylning g'oyalari ilmiy jamoatchilik tomonidan qabul qilindi.

1857-yil Elektromagnit maydon nazariyasining asoschisi ingliz fizigi M. Faraday birinchi marta oltinning barqaror kolloid eritmalarini (protsessda erkin va bir-biridan mustaqil harakatlanuvchi dispers fazaning eng kichik zarralari boʻlgan suyuq tizimlar) oldi. Broun harakati). Keyinchalik kolloid eritmalar nanosistemalarni shakllantirish uchun keng qo'llanila boshlandi.

1861-yil Ingliz kimyogari T.Grem moddalarni strukturaning tarqalish darajasiga koʻra kolloid (amorf) va kristalloid (kristall)ga boʻlinishini kiritdi.

Nanotexnologiyaning birinchi qo'llanilishiga misol sifatida 1883 yilda taniqli Kodak kompaniyasi asoschisi, amerikalik ixtirochi D. Eastman tomonidan shaffof elastik asosga yotqizilgan kumush galoid emulsiyasi bo'lgan rulon plyonkasi ixtiro qilinishi mumkin. (masalan, tsellyuloza asetatidan), yorug'lik ta'sirida parchalanib, tasvir piksellari bo'lgan sof kumush nanozarrachalarini hosil qiladi.

1900 yil nemis fizigi M. Plank ta'sir kvanti (Plank doimiysi) tushunchasini kiritdi - kvant nazariyasi uchun boshlang'ich nuqta, uning qoidalari nanosistemalarning xatti-harakatlarini tavsiflashda muhim ahamiyatga ega.

1905-yil Nanometrlarda oʻlchovlardan foydalangan birinchi olim shakar molekulasining oʻlchami bir nanometr (10 -9 m) ekanligini nazariy jihatdan isbotlagan mashhur fizik A. Eynshteyn hisoblanadi.

1924 yil fransuz fizigi Lui de Broyl materiyaning toʻlqin xossalari haqidagi gʻoyani ilgari surdi va shu bilan mikrozarrachalar harakatini oʻrganuvchi kvant mexanikasiga asos soldi. Kvant mexanikasi qonunlari nano o'lchamdagi tuzilmalarni yaratishda ayniqsa dolzarbdir.

1931 yil nemis fiziklari M. Knoll va E. Ruska elektron o'tkazuvchi mikroskopni yaratdilar, bu esa nanoob'ektlar dunyosiga qarash imkonini beradigan yangi avlod qurilmalarining prototipiga aylandi.

1939 yil Siemens birinchi sanoat elektron mikroskopini ? 10 nm.

1959 yil Amerika fizigi, Nobel mukofoti laureati R. Feynman Kaliforniya Texnologiya Institutidagi mashhur ma'ruzasida "Pastda juda ko'p joy" deb nomlanuvchi materiyaning tuzilishini atom darajasida boshqarish g'oyasini aytdi: " Atom darajasida tuzilmalarni tartibga solish va boshqarishni o'rganib, biz mutlaqo kutilmagan xususiyatlarga ega bo'lgan materiallarni olamiz va mutlaqo g'ayrioddiy effektlarni kashf qilamiz.

Atom darajasida manipulyatsiya usullarini ishlab chiqish ko'plab muammolarni hal qiladi. Bu ma'ruza ma'lum ma'noda nano-tadqiqotlar uchun start maydonchasiga aylandi. R. Feynman tomonidan aytilgan, fantastik tuyulgan ko'plab istiqbolli g'oyalar (elektron nurlari bilan bir necha atomlar kengligidagi chiziqlarni o'yib chizish, yangi kichik tuzilmalarni yaratish uchun alohida atomlarni manipulyatsiya qilish, nanometr shkalasida elektr zanjirlarini yaratish, nanometriyali tuzilmalardan foydalanish haqida). biologik tizimlar), bugungi kunda allaqachon amalga oshirilgan.

1966 yil Milliy standartlar byurosida ishlagan amerikalik fizik R.Yang bugungi kunda nanotoolni aniq joylashtirish uchun prob mikroskoplarini skanerlashda foydalaniladigan piezomotorni ixtiro qildi.

1968 yil Amerikaning Bell kompaniyasining ilmiy bo'limi xodimlari A. Cho va D. Artur sirt nanomalkasining nazariy asoslarini ishlab chiqdilar.

1971 Bell va IBM kompaniyalari bir atomli qalinlikdagi birinchi yarimo'tkazgich plyonkalarini - "amaliy" nanotexnologiya davrining boshlanishini belgilovchi kvant quduqlarini oldi.

R.Yang zond mikroskopining prototipi bo'lib xizmat qilgan Topografiner qurilmasi g'oyasini ilgari surdi.

1974 yil “Nanotexnologiya” atamasi birinchi marta yapon fizigi N. Taniguchi tomonidan bu boradagi keng ko‘lamli ishlar boshlanishidan ancha avval xalqaro konferensiyadagi “Nanotexnologiyaning asosiy kontseptsiyasi to‘g‘risida”gi ma’ruzasida taklif qilingan. Ushbu atama materiallarni nanometr aniqligi bilan o'ta nozik ishlov berishni tasvirlash uchun ishlatilgan. "Nanotexnologiya" atamasi o'lchami bir mikrometrdan kichikroq mexanizmlarga nisbatan taklif qilingan.

1981 yil IBM (International Business Machines Corporation) xodimlari nemis fiziklari G. Binning va G. Rorer skanerlovchi tunnel mikroskopini (1986 yil Nobel mukofoti) yaratdilar - bu nafaqat strukturaning uch o'lchamli tasvirini olishga imkon beruvchi birinchi qurilma. elektr o'tkazuvchan materialdan alohida atomlarning o'lchamlari tartibini hal qilish bilan bir qatorda atom darajasidagi moddaga ta'sir qilish uchun, ya'ni. atomlarni manipulyatsiya qilish va shuning uchun ulardan har qanday moddani to'g'ridan-to'g'ri yig'ish.

1985 yil G.Kroto (Angliya), R.Kurl, R.Smolli (AQSh)dan iborat olimlar jamoasi tabiatda uglerodning yangi allotropik shakli - fullerenni kashf etdilar va uning xossalarini oʻrgandilar (1996 yil Nobel mukofoti). Sferik yuqori simmetrik uglerod molekulalarining mavjudligi ehtimoli 1970 yilda yapon olimlari E. Osava va Z. Yoshilda tomonidan bashorat qilingan.

1973 yilda rus olimlari D. A. Bochvar va E. G. Galpernlar nazariy kvant kimyoviy hisob-kitoblari orqali bunday molekulalarning barqarorligini isbotladilar.

1986 yil Skanerli atom kuch mikroskopi yaratildi (mualliflar - G. Binning, K. Kuatt, K. Gerber, IBM xodimlari, 1992 yil Nobel mukofoti), bu skanerlash tunnel mikroskopidan farqli o'laroq, atomni o'rganish imkonini berdi. nafaqat o'tkazgich, balki har qanday materiallar, shu jumladan organik molekulalar, biologik ob'ektlar va boshqalarning tuzilishi.

Nanotexnologiya keng jamoatchilikka ma'lum bo'ldi. Oldingi yutuqlarni o'z ichiga olgan asosiy tizim tushunchasi amerikalik futurist, laboratoriya xodimining kitobida aytilgan. sun'iy intellekt Massachusets texnologiya instituti E. Drexler "Yaratilish dvigatellari: nanotexnologiyaning yaqinlashib kelayotgan davri". Muallif faol rivojlanishni bashorat qilgan va amaliy foydalanish nanotexnologiya. Ko'p o'n yillar davomida hisoblangan ushbu prognoz vaqt bo'yicha sezilarli etakchilik bilan bosqichma-bosqich oqlanadi.

1987 yil Birinchi bitta elektronli tranzistor amerikalik fiziklar T. Futon va G. Dolan (Bell Labs) tomonidan yaratilgan.

Fransuz fizigi J.M. Len nano-ob'ektlarni loyihalashda asosiy bo'lib qolgan "o'zini-o'zi tashkil etish" va "o'zini o'zi yig'ish" tushunchalarini kiritdi.

1988-1989 yillar A. Fehr va P. Grunberg boshchiligidagi ikkita mustaqil olimlar guruhi ulkan magnit qarshilik (GMR) fenomenini kashf etdilar - o'zgaruvchan ferromagnit va magnit bo'lmagan qatlamlarning yupqa plyonkalarida kuzatilgan kvant mexanik ta'siri, bu o'zini sezilarli darajada pasayishida namoyon bo'ladi. tashqi magnit maydon mavjudligida elektr qarshiligi. Ushbu effektdan foydalanish atom ma'lumotlarining zichligi bo'lgan qattiq disklarga ma'lumotlarni yozib olish imkonini beradi (Nobel mukofoti 2007).

1989 yil Nanotexnologiyaning birinchi amaliy yutug'i ko'rsatildi: IBM tomonidan ishlab chiqarilgan skanerlash tunnel mikroskopi yordamida amerikalik tadqiqotchilar D.Eigler,

E. Shvaytser nikel monokristalining yuzasida ketma-ket siljitish orqali 35 ta ksenon atomlaridan iborat kompaniya logotipining uchta harfini ("IBM") qo'ydi.

1990 yil V. Kretshmer boshchiligidagi olimlar jamoasi (Germaniya) va

D.Xaffman (AQSh) fullerenlarni sintez qilishning samarali texnologiyasini yaratdi, bu ularning xossalarini jadal o‘rganishga va ularni qo‘llashning istiqbolli yo‘nalishlarini aniqlashga yordam berdi.

1991 yil Yapon fizigi S. Iijima uglerodning yangi shaklini kashf etdi

mahalliy klasterlar - uglerod nanotubalari, ular butun o'ziga xos xususiyatlarni namoyish etadi va materialshunoslik va elektronikadagi inqilobiy o'zgarishlar uchun asosdir.

Yaponiyada atom va molekulalarni manipulyatsiya qilish texnikasini ishlab chiqish bo'yicha davlat dasturi - Atom texnologiyasi loyihasi boshlandi.

1993 yil AQShda birinchi nanotexnologik laboratoriya tashkil etildi.

1994 yil O'z-o'zidan tashkil etilgan kvant nuqtalariga asoslangan lazerning birinchi namoyishi (D. Bimberg, Germaniya).

1998 yil Gollandiyalik fizik S. Dekker nanotubalar asosidagi birinchi nanotranzistorni yaratdi.

Yaponiya kosmosda ishlashga qodir nanoelektronikani ishlab chiqish uchun Astroboy dasturini ishga tushirdi.

1999 yil Amerika olimlari M. Reid va D. Tur bitta molekula va ularning zanjirini manipulyatsiya qilishning yagona tamoyillarini ishlab chiqdilar.

Mikroelektronikaning elementar bazasi 100 nm toʻsiqni yengib oʻtdi.

2000 yil AQSH Milliy Nanotexnologiya Tashabbusi (NNI) deb nomlangan yirik nanotexnologiya tadqiqot dasturini ishga tushirdi.

Nemis fizigi R.Magerle nanotomografiya texnologiyasini taklif qildi - uch o'lchamli rasm yaratish. ichki tuzilishi 100 nm ruxsatga ega bo'lgan moddalar. Loyiha Volkswagen tomonidan moliyalashtirilgan.

2002 yil Hewlett tadqiqot markazi xodimlari

Packard (AQSh) F. Cukes va S. Uilyams molekulyar darajada amalga oshirilgan murakkab mantiqqa ega kesishgan nanosimlarga asoslangan chiplarni yaratish texnologiyasini patentladilar.

S. Dekker uglerod nanotubasini DNK bilan birlashtirib, bitta nanomexanizmni oldi.

2004 yil Manchester universitetida (Buyuk Britaniya) grafen yaratildi - grafit strukturasi bir atom qalinligi bo'lgan material, integral mikrosxemalardagi kremniyning istiqbolli o'rnini bosuvchi (grafenni yaratgani uchun olimlar A. Game va K. Novoselovlar mukofotga sazovor bo'lishdi. 2010 yilgi Nobel mukofoti).

2005 yil Altar Nanotechnologies (AQSh) nanoakkumulyator yaratilishini e'lon qildi.

2006 yil AQSh Shimoli-g'arbiy universiteti tadqiqotchilari nanostrukturalar uchun birinchi "bosmaxona"ni ishlab chiqdilar, bu qurilma 50 000 dan ortiq nanostrukturalarni bir vaqtning o'zida atomik aniqlik va sirtda bir xil molekulyar naqsh bilan nanostrukturada ishlab chiqarish imkonini beradi, bu kelajak uchun asos bo'ladi. nanotizimlarni ommaviy ishlab chiqarish.

IBM kompaniyasining amerikalik olimlari dunyoda birinchi marta uglerod nanonaychasi asosida to‘liq funksional integral sxema yaratishga muvaffaq bo‘lishdi.

Rays universitetidan (AQSh) D. Tur birinchi harakatlanuvchi nanosistema - o'lchami ~ 4 nm bo'lgan molekulyar mashinani yaratdi.

Portsmut universiteti (Buyuk Britaniya) olimlari guruhi tirik organizmlar “dunyosi” va kompyuterlar “dunyosi” o‘rtasidagi aloqa uchun istiqbolli asos bo‘lgan birinchi DNK asosidagi elektron bionanotexnologik kalitni ishlab chiqdi.

Kaliforniya Texnologiya Instituti (AQSh) olimlari birinchi portativ biosensor-qon analizatorini (laboratoriya-on-chip portativ laboratoriyasi) yaratdilar.

2007 yil Intel (AQSh) o'lchamlari ~ 45 nm bo'lgan eng kichik strukturaviy elementni o'z ichiga olgan protsessorlarni ishlab chiqarishni boshladi.

Texnologiya instituti (Gruziya, AQSH) xodimlari 12 nm oʻlchamli skanerlash litografiya texnologiyasini ishlab chiqdilar.

Yuqoridagi va boshqa tadqiqotlar, kashfiyotlar, ixtirolar nanotexnologik usullarni sanoatda qo‘llashga kuchli turtki berdi. Amaliy nanotexnologiyaning jadal rivojlanishi boshlandi.

Birinchi tijorat nanomateriallari paydo bo'ldi - nano changlar, nanoqoplamalar, ommaviy nanomateriallar, nanokimyoviy va nanobiologik preparatlar; birinchi elektron qurilmalar, nanotexnologiyaga asoslangan turli maqsadlar uchun sensorlar yaratildi; Nanomateryallarni olishning ko'plab usullari ishlab chiqilgan.

Dunyoning ko‘plab mamlakatlari nanotexnologiyalar masalalari bo‘yicha hukumatlar va davlat rahbarlari darajasidagi tadqiqotlarda, kelajak istiqbollarini baholashda faol ishtirok etmoqda. Dunyoning yetakchi universitet va institutlarida (AQSh, Germaniya, Yaponiya, Rossiya, Angliya, Fransiya, Italiya, Shveytsariya, Xitoy, Isroil va boshqalar) taniqli olimlar boshchiligida nanostruktura laboratoriyalari va kafedralari tashkil etilgan.

Nanotexnologiyalar allaqachon inson faoliyatining eng muhim sohalarida - radioelektronika, axborot sohasi, energetika, transport, biotexnologiya, tibbiyot va mudofaa sanoatida qo'llanilmoqda.

Bugungi kunda dunyoning 50 dan ortiq mamlakatlari nano-tadqiqotlar bilan shug'ullanadi.

Ushbu sohadagi noyob tadqiqot natijalari uchun 8 ta Nobel mukofoti berildi.

2. Nano fanning asosiy tushunchalari

Nanofan mustaqil fan sifatida faqat oxirgi 7-10 yil ichida paydo bo'ldi. Nanostrukturalarni o'rganish ko'plab klassik ilmiy fanlar uchun umumiy yo'nalishdir. Nanokimyo ular orasida yetakchi oʻrinlardan birini egallaydi, chunki u koʻpincha tabiiy materiallardan sifat jihatidan ustun boʻlgan yangi nanomateriallarni ishlab chiqish, ishlab chiqarish va tadqiq qilish uchun amalda cheksiz imkoniyatlarni ochib beradi.
Nanokimyo – turli nanostrukturalarning xossalarini o‘rganuvchi fan, shuningdek, ularni olish, o‘rganish va o‘zgartirishning yangi usullarini ishlab chiqish.

Nanokimyoning ustuvor vazifasi nanozarrachalar hajmi va uning xossalari o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatishdir.

Nanokimyo tadqiqot ob'ektlari shunday massaga ega bo'lgan jismlar bo'lib, ularning ekvivalent kattaligi nanointervalda (0,1 - 100 nm) qoladi.

Nano o'lchamli ob'ektlar bir tomondan quyma materiallar, ikkinchi tomondan atomlar va molekulalar o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi. Materiallarda bunday ob'ektlarning mavjudligi ularga yangi kimyoviy va jismoniy xususiyatlar. Nanoob'ektlar kvant mexanikasi qonunlari amal qiladigan dunyo va klassik fizika qonunlari amal qiladigan dunyo o'rtasidagi oraliq va bog'lovchi bo'g'indir.

Shakl 1. Atrofdagi dunyo ob'ektlarining xarakterli o'lchamlari

Nanokimyo turli xil nanosistemalarning ishlab chiqarilishi va xususiyatlarini o'rganadi. Nanotizimlar gaz yoki suyuq muhit bilan o'ralgan jismlar to'plamidir. Bunday jismlar ko'p atomli klasterlar va molekulalar, nanodramchalar va nanokristallar bo'lishi mumkin. Bular atomlar va makroskopik jismlar orasidagi oraliq shakllardir. Tizimlarning o'lchami 0,1 - 100 nm oralig'ida qoladi.

Jadval 1. Nanokimyo ob'yektlarining faza holati bo'yicha tasnifi

nanoscience nanoparticle nanokimyo tasnifi

Nanokimyo tomonidan o'rganiladigan ob'ektlar doirasi doimiy ravishda kengayib bormoqda. Kimyogarlar har doim nanometr o'lchamdagi jismlarning xususiyatlari nima ekanligini tushunishga harakat qilishgan. Bu kolloid va makromolekulyar kimyoning jadal rivojlanishiga olib keldi.

XX asrning 80-90-yillarida elektron, atom kuchi va tunnel mikroskopiya usullari tufayli metallar va noorganik tuzlarning nanokristallari, oqsil molekulalari, fullerenlar va nanotubalarning xatti-harakatlarini kuzatish mumkin edi, keyingi yillarda esa bunday. kuzatishlar ommaviylashdi.