Nanomateriallar va nanotexnologiya. Asosiy tushunchalar va ta'riflar

Nano va mikroelektromexanika
Yo'nalishning dolzarbligi
Nano- va mikroelektromexanik qurilmalar va tizimlarning rivojlanishidagi taraqqiyot mikroelektronika elektronikada qilgan texnologiyadagi bir xil inqilobni va'da qilmoqda. Mikroelektromexanika 15-20 yil oldin mustaqil yo'nalishga aylandi. Ushbu yo'nalishning asosi mikroelektronik texnologiyada ishlab chiqilgan sirt mikromashinalarini ommaviy qayta ishlash va yangi materiallar va jismoniy effektlardan foydalanish bilan birlashtirishdir. Aslida fanlararo soha bo'lgan mikroelektromexanikaning jadal rivojlanishi, birinchi navbatda, chuqurchalar mikro tuzilishiga ega mikroelektronik texnologiyalarning keng qo'llanilishi bilan bog'liq. Ushbu yondashuv qisqa vaqt ichida sinxrotron nurlanishiga asoslangan LiGA deb ataladigan texnologiyalarni qo'llash orqali yangi hajmli strukturaviy elementlarni - membranalar, nurlar, bo'shliqlar, katta nisbatli (kalibrli) teshiklarni yaratishga imkon berdi. Bu mikrorobotlar uchun mikromotorlar, mikrofluidlar uchun mikronasoslar, turli jismoniy kattalikdagi o'ta sezgir sensorlar (bosim, tezlanish, harorat va boshqalar), mikrooptika sohasida yutuqni ta'minladi. Shunday qilib, zamonaviy avtomashinalardagi mikromexanik sensorlar xavfsizlik tizimlarining (havo yostig'i) asosi bo'lib, g'ildiraklarning holatini kuzatish, osma va hokazo. Ammo mikroelektromexanik tizimlarning eng yorqin vakili skanerlovchi zond mikroskoplari bo'lib, ular nafaqat nanometr diapazonidagi bir qator o'lchash tizimlarining asosi, balki nanotexnologiyalar uchun texnologik qurilmalarning asosi hisoblanadi.
Nanoelektromexanikaga o'tish nanotexnologiya va yangi jismoniy effektlardan foydalanish bilan bog'liq. Masalan, bo'shliqlarni yaratishda turli xil qurilmalarning muhim tarkibiy qismi, o'z-o'zini tashkil etuvchi jarayonlar (uglerod nanotubalari, alyuminiy oksidi asosidagi gözenekli membranalar) tobora ko'proq foydalanilmoqda. Bu sizga takrorlanuvchanlikni oshirish, ishonchlilikni oshirish imkonini beradi, chunki an'anaviy texnologiyalardan foydalanish bilan bog'liq o'lchamlardagi eng kichik o'zgarishlar parametrlarning eksponent ravishda kuchli o'zgarishiga olib keladi.
Rivojlangan xorijiy mamlakatlarda bu sohaga katta e’tibor qaratilmoqda – ilmiy-tadqiqot institutlari tashkil etilmoqda, mutaxassislar tayyorlash yo‘lga qo‘yilmoqda. Qo'shma Shtatlarda bu masalalar bilan Intel, MEMS Industry Group, Sandia National Labs kabi taniqli kompaniyalar shug'ullanadi. Masalalar qatori - siyoh sochmaydigan qalamdan tortib, simsiz ma'lumotlarni uzatish, optik qurollarni boshqarish qurilmalari va minisatellitlargacha. AQSh Mudofaa vazirligining Ilg'or tadqiqot loyihalari agentligi energiya ishlab chiqarish, atrof-muhitni kuzatish, axborotni saqlash va uzatish qobiliyatiga ega ultra miniatyura qurilmalarini yaratishga qaratilgan Smart Dust dasturini amalga oshirmoqda.
Shunday qilib, nano- va mikroelektromexanikaning rivojlanishi nanotexnologiya asoslarini rivojlantirishning zaruriy shartidir.