27-§ Nanotexnalogiya: Nanoo’lcham-koinot masshtabi bilan bo’ylashadi
1673-yilda Antoni Van Levenguk insonlardan birinchi bo’lib, mikroskop orqali mikroblarning bevosita ko’rish va ularni kuzatishga muvaqqat bo’ldi. Uning 250-300 marta kattalashtiruvchi mikraskopni yaratgani o’z zamonasi uchun olamshumul ahamiyat kasb etuvchi voqea bo’lishini xech kim tasavvur qilmagan edi. Odamlar birgina suv tomchisida ulkan miqdordagi mayda tirik jonzotlar borligini, qon tomchisi esa ko’plab qizil tanachalardan tashkil topishini hayratlanib kuzatdilar. Bu oxir oqibatda mikro biologiyaning yaratilishiga olib keldi. Mana, insoniyat uzoq yil davomida mikro olamini o’rganib kelmoqda . Bu tadqiqodlar natijasida mikroelektronika mikroxirurgiya kabi amaliy fan sohalari vujudga keldi. Mikrobiologiya esa turli – tuman vaksinalarni sintez qilishdan tortib, to tirik organ va yoki boshqa tirik organizmlarni klonlashtirishdek o’ta murakkab masalalarni xal qilishda misli ko’rilmagan yutuqlarga erishdi. Insoniyat, yigirmanchi asrning o’rtalariga kelib, nanoo’lchamlar (yoki metrning milliarddan bir bir ulushiga teng bo’luvchi o’lcham) ga ega bevosita ro’baro kelish va ular o’rtasida aperatsiyalar o’tkazish imkoniyatini qo’lga kiritdi. Aynan nanoo’lcham muhitiga ishlash imkoniyati tufayli nanotexnalogiyaning zamonaviy tushunchasi yaratildi.
Nanotexnalogiya nima?
Nanotexnalogiyaning to’la to’kis va ravshan ta’rifi yo’q va boz ustiga bo’lishi ham munkin emas. Ularning qo’llanilish sohasi judayam keng. Bunda umumiy hol uchun (nano) o’lcham yoki 10-9 metr, yana ham aniqroq aytganda nanometr darajasidagi texnologik jarayonlar ko’zda tutiladi. Birinchi qarashda o’lcham ahamiyatga ega emasdek tuyulishi mumkin biroq, dan nanoo’lchamga o’tish bu birgina miqdoriy emas, eng avvalo sifat jihatdan o’zgarish jarayonidir. Bunda inson atomlar darajasiga o’tish orqali moddani emas balki, alohida atomlarni manipulyatsiya qilishga kirishadi. Bunga mos keluvchi misolni tabiatdan tanlab olishimiz munkin. Uglerod moddasi bu holda oddiygina grafik va boshqa holda esa tabiatning eng qattiq minerali olmos bo’lishi munkin. Buning sababi olmos atomlarining amalda ideal geametrik figura kub hosil qilib joylashganligidadir. Ma’lumki tarkibi bir xil, lekin molekulasidagi atomlarning fazodagi joylashuvi xar xil bo’luvchi kimyoviy birikma (izomer) lar bir biridan keskin farq qiluvchi turli – tuman xossalarga ega bo’lishadi. Albatta inson faqat kimyoviy jarayonlar kechishi uchun lozim bo’lgan sharoitlarni xosil qilish yo’li bilan sun’iy kimyoviy birikmalarni yaratishga erishgan bo’lsada, lekin unda xar bir atom ustida bevosita operatsiya (amal) o’tkazish imkoniyati mavjud emas edi. Garchi 1959- yilda nobel mukofoti lauriyati Richard Feyman, < inson alohida atomlar ustida turli amallar bajarish (manipulyatsiyalash) ni o’rganganidan so’ng, o’zi istagan xar qanday moddani bemalol sintez qila oladi> deb bashorat qilgan bo’lsada nanotexnalogiyaning paydo bo’lishidagi birinchi amaliy qadam 1981 – yilda yaratilgan ko’chirib oluvchi (skanerlovchi), tunelli mikroskop bo’ldi. IBM ning shvetsariya bo’limidagi ikki olim G. Binning va G. Roged 1981- yilda yuzalar mikrorelyefini o’lchash muammolari bilan shug’ullanib, materialning yuzasidagi yakka atomlarni xam farqlash qobiliyatiga ega bo’lgan tunelli mikroskopni yaratishga sazovor bo’ldilar. Bunda mkroskopning ajrata olish qobiliyati bir necha nanometrni tashkil etadi. Tunelli mikroskopning o’ziga xos tomoni shundan iboratki, uning kichik kuchlanish beradigan o’tkir ignali uchi material sirtida undan taxminan bir nanometr masofada yurib harakatlanadi. Undan yuzaga elektronlar kvant bo’shlig’i (tunel) orqali o’tib qiymati igna va yuza orasidagi masofaga bog’liq bo’luvchi kichik elektr tokini hosil qiladi. Bu masofaning o’zgarishi esa tokning sezilarli o’zgarishiga sabab bo’ladi. Olimlarda bundan so’ng materialning yuzasidagi yakka atomlarning farqlash imkoniyati paydo bo’ldi. Lekin mazkur mikraskopning asosiy qiymati bundaz emas, nisbatan oddiy konstruksiyali uzilishga ega bo’lgan bu tunelli mikroskop nafaqat va balki yakka atomlarga tasir qila olish qobiliyatiga ega ekanligini nomoyon qildi. natijada qatiy belgilangan atomlardan inson tomonidan belgilangan arxitektura xosil qilib, tayinli parametrlarga ega bo’luvchi, istalgan bir moddani yaratish imkoniyati qo’lga kiritldi. 1986- yilga kelib, tunelli mikroskopdan farqli nafaqat o’tkazgich va balkim istalgan mikroskop (AQSH) yaratildi.
O’tgan asr to’qsoningchi yillarning o’rtasida nanotexnalogiya ishlab chiqarishga kirib keldi. Bugungi kunda nanotexnalogiya bilan shug’ullanmaydigan birorta yirik IT kompaniya mavjud emas. Bu tarmoqni moliyalashtirish uchun ajratilgan sarmoyalar yiliga milliardlab dollorni tashkil etmoqda. Intel, AMD, IBM, SAMSUNG va ko’pgina boshqa korporatsiyalar bu sohaning yetakchilari hisoblanishadi. Mikroelektronika asta sekin nanoelektronikaga o’tib bormoqda. 2004 –yildan boshlab protsessor tayyorlab beruvchilarning amalda hammasi 90 nano metrli texnik ishlab chiqarish jarayoniga o’tib bo’lishdi.
Masalan INTEL pentium 4 (protsessor yadrosi prescott) shunday rejimlarning soni geometrik progressiya bilan ko’payuvchi, yanada kata qiymatga ega taktli chastatalar ishlatishni talab qiladi. Shu tufayli elementlarning o’lchamlari doimo kamaytirib borilmoqda bugungi kunda tranzistorlar uchun minimal o’lcham chegarasiga yetib keldik deyish munkin. Chunki ularning amaldagi o’lchamlari bir necha o’n atom o’lchamiga mos keladi. Yarim o’tkazgichlarni turli o’zga aralashtirmalar bilan qoplashning zamonaviy litografik shablon usuli o’zining texnalogik to’yinish chegarasiga yaqinlashdi. Garchi o’lchamlarni kichraytirishning hali bir qadam imkoniyati bor bo’lishidan qat’iy nazar fotolitografiya o’zining prinsipial poyoniga yetdi. Buning ustiga, bugunda fotolitografiya texnologiyalari faqat planar (yani, barcha elmentlar va o’tkazgichlar birgina tekislikda joylashuvchi) sturukturalarnigina ishlab chiqarishga imkon beradi. Bu esa o’z navbatida sxemotexnikaga ma’lum cheklashlar kiritishini talab qiladi. Texnalogik nuqtai nazardan uch o’lchamli, ko’p qavatli sxemalar yaratish, (bundagi doid va tranzistorlarning o’lchamini molekula o’lchamiga qiyoslash mumkin) imkonini beruvchi nanotexnalogik usullar, shubhasiz ancha ilg’or hisoblanadi. Nanotexnalogiya eng avvalo nanoelektronika timsolida o’z tadbig’ini topdi va ayni paytda bu sohadagi ishlab chiqarish jarayoniga qo’llanilish ko’lami bilan xam alohida ajralib turibdi.
