Неа фанининг республикамизда жорий қилинаётган илғор технологиялари ва уларни ривожлантиришдаги ахамияти

IV BOB. NANOSTRUKTURALI ASBOBLAR VA QURILMALAR


25-§ Nanotrubkalarning qo’llanilishi. Nano diod va transistor


Umumiy ma’lumotlar. 1992-1993 yillardayoq nano-trubkalarning asosiy potensial qo’llash sohasi ma’lum bo’lgan edi. Hozirgi paytda esa materialshunoslik va elektronikada yuz berishi mumkin bo’lgan o’zgarish (революция) xaqida gapirilmoqda. Nanotrubkalarning noodatiy elektr xususiyatiga egaligi ularni nanoelektronikaning asosiy ashyosiga aylantirishmoqda. Uglerodli nanotrubkalar asosida molekulyar (nanometrli) o’lchovdagi elektr jixozlari yaratilmoqda. Kelajakda ularning turli maqsadlarda qo’llaniladigan elektron sxemali jixozlar (pribor), shuningdek zamonaviy kompyuter elementlarining o’rnini egallashi kutilmoqda. Natijada, ma’lumotlar zichligining eng yuqori ko’rsatgichiga erishiladi (1 ta molekulaga 1 ta bit) va yozuv mashinalari deyarli chegaralanmagan xotira va tezkor harakatga ega bo’ladi, faqatgina asbob oralig’idan o’tuvchi signal vaqti chegaralanadi. Hozirning o’zidayoq nanotrubkalar asosida chidamli maydon tranzistorlari yaratilgan: bir necha voltli teskari kuchlanishni o’rnata turib, 1 qavatli nanotrubkalarni o’tkazuvchanligini 5 marta o’zgartirish mumkin. Yana bir qo’llanma nanoelektronikada bu getero strukturalarning yaratilishidir, ya’ni turli xil nanotrubkalar kovagidagi metell/yarim o’tkazgich turidagi strukturalar. Talab qilinadigan narsa shuki, nanotrubkalar o’shishi vaqtida unda strukturaviy defektlarning hosil qilinishidir, masalan, ba’zi bir uglerod olti burchaklilarni besh burchakli yoki yetti burchaklilarga o’zgarishi. Bunday holda nanotrubka bir qismi metall, boshqa qismi yarim o’tkazgich bo’ladi.
Nanotrubkalardan tashkil topgan matrisalarda ishlaydigan, yupqa tekis displeylar protiplari yaratilib, sinab ko’rilgan. Kuchlanish ta’sirida, nanotrubkaning bir uchidan kuchlanish, boshqa uchidan elektronlar ishlab chiqiladi. Ular fosforli ekranga tushadi va yoritiladi. Bundan hosil bo’ladigan tasvir zarrachasi qoyilmaqom darajada mayda bo’lib, mikronga teng bo’ladi.
Nanotrubkalardan kuchli ko’chiruvchi tunnel yoki atom kuchli mikroskop sifatida foydalanish mumkin. Odatda bunday o’tkir qirralar volframli ignalarni tashkil qiladi, lekin atom o’lchoviga ko’ra bunday o’tkirlanishi baribir noqulay. Nanotrubka esa ideal darajadagi igna bo’lib, diametrik bir necha atomni tashkil qiladi. Nanotrubkalar yordamida, ma’lum bir kuchlanish yordamida, ignaning ustki qismida joylashib, atomlarda va butun molekulalarni o’rnashtirib, joydan joyga ko’chirib o’tishi mumkin.
Nanotrubkalarning turli xil maqsadda ishlatilishi ularning bo’shliqlarini u yoki bu moddalar bilan to’ldirishga bo’g’liqdir. Shu asnoda nanotrubkada gazsimon vodorod uchun saqlagich sifatida ishlatilishi namoyon qilingan edi. Ishlab chiqarish amaliyotida ushbu saqlagich ekalogik xavfsiz, vodorod yoqilg’isi bilan ishlaydigan avtomobillar yaratishga imkon beradi.
Nanotrubkalarga chin ma’noda moddalarni qo’yish mumkin. Tajribalar shuni ko’rsatadiki, ochiq nanotrubkalar kapilyar xususiyatga ega bo’lib,moddalarni o’ziga tortib oladi. Shu asnoda, nanotrubkalarni kimyoviy va biologik aktiv moddalarni tashiydigan mikroskopik konteyner sifatida qo’llash mumkin: oqsillarga, zaxarli gazlarga yoqilg’i komponentlariga va xatto suyuq metallarga. Nanotrubkalar uchlari qattiq eritilib yopilishi mumkin va shu holatda faol atom yoki molekulalarni bexatar olib o’tishi mumkin. Belgilangan joyda nanotrubkalar uchlari ochilib, bir uchidan qat’iy dozalar asosida suyuqlik bo’shatiladi. Mustasno emaski, shu texnalogiya asosida kasalliklar davolanadi: aytaylik, bemor qon tarkibiga oldindan tayyorlangan biologic faol moddani nanotrubkaga kiritiladi, bu nanotrubkalar mikroskopik mexanizm yordamida organizmning ma’lum qismida yig’ilib, ma’lum bir vaqtda ochiladi. Zamonaviy texnalogiya bunday sxemani amaliyotda qo’llashga tayyor.
Va nixoyat, nanotrubkalarni mustahkam mikroskopik sterjen yoki iplar sifatida ham qo’llash mumkin. Odatda nanotrubkalar uzunligi o’nlab va yuzlab mikronlarni tashkil qiladi, lekin nanotrubkalar uzunligi labaratoriyada olinadi, sekin asta uzaytirib boriladi. Ko’p qavatli nanotrubkalarning uzunligi 2 mm ni tashkil qiladi. Taxminan, kelajakda santimetrga va undan ortiq o’lchamli nanotrubkalarni yetishtirishga erishiladi. Shubxasiz, bu texnalogiyalar kelajagiga qattiq ta’sir ko’rsatadi. Inson soch tolasidan ingichka bo’lgan 100 kiloli yukni ko’taradigan trosslarda juda ko’p vallarda qo’llaydi.
Eslatib o’tamizki, uglerod nanotrubkalar o’ziga yarasha juda qimmat material. Masalan, 2003 yilda Amerika kompaniyasi Carbon nanotechnologies, IBM va turli xil ilmiy institutlar uchun nanotrubkalar ishlab chiqib, kuniga bor yo’g’i 0,5-1 kg modda olishib, gramini 500 dollarga pullardi. 2004 yilda 1 smenada 1 devorli uglerod nanotrubkaning 45 kg yetkazish va keng masshtabli komersiya uchun ishlab chiqarish rejalashtirilgan. 2005 yilda 1 smenada yarim tonnalik nanotrubkalar olish mo’ljallangandi. Bu esa albatta ularning tez arzonlashuviga olib keldi.
Yirik Yaponiya firmalari bu sohaga kirishga intilishdi. Mitsui & CO firmasi yillik 120 tonna nanotrubka ishlab chiqaruvchi zavod qurmoqda. Tashkilot maxsulotini mashina, polimerlar va elektr batareyalar ishlab chiqaruvchilarga sotmoqchi.