Kompyuter texnologiyalaridagi nanotexnologiyalarga misollar. "Hayotimizda nanotexnologiya" tadqiqot ishi. Nanozarrachalar bilan ishlash printsipi

Markin Kirill Petrovich

Nanotexnologiya deb ataladigan fan va texnologiya sohasi nisbatan yangi. Bu fanning istiqbollari juda katta. "Nano" zarrasining o'zi qiymatning milliarddan birini anglatadi. Misol uchun, nanometr metrning milliarddan bir qismidir. Bu o'lchamlar molekulalar va atomlarnikiga o'xshaydi. Nanotexnologiyalarning aniq ta'rifi quyidagicha: nanotexnologiyalar atomlar va molekulalar darajasida moddalarni boshqaradigan texnologiyalardir (shuning uchun nanotexnologiyalar molekulyar texnologiya deb ham ataladi). Nanotexnologiyaning rivojlanishiga turtki bo'lgan Richard Feynmanning ma'ruzasi bo'lib, u fizika nuqtai nazaridan to'g'ridan-to'g'ri atomlardan narsalarni yaratishga hech qanday to'siq yo'qligini ilmiy isbotlaydi. Atomlarni samarali boshqarish vositasini belgilash uchun assembler tushunchasi kiritildi - har qanday molekulyar tuzilmani qura oladigan molekulyar nanomachin. Tabiiy assemblerga tirik organizmlarda oqsil sintez qiluvchi ribosoma misol bo'la oladi. Shubhasiz, nanotexnologiya faqat bilimning alohida qismi emas, u fundamental fanlar bilan bog'liq keng ko'lamli, keng qamrovli tadqiqotlar sohasidir. Aytishimiz mumkinki, maktabda o'rganiladigan deyarli har qanday fan u yoki bu tarzda kelajak texnologiyalari bilan bog'liq bo'ladi. Eng yaqqol ko'rinib turibdiki, "nano" ning fizika, kimyo va biologiya bilan aloqasi. Ko'rinishidan, nanotexnik inqilob yaqinlashayotgani munosabati bilan aynan shu fanlar rivojlanish uchun eng katta turtki bo'ladi.

Yuklab oling:

Ko‘rib chiqish:

Munitsipal byudjet ta'lim muassasasi

nomidagi 2-son umumiy o‘rta ta’lim maktabi. A.A. Arakantsev Semikarakorsk

Kirish…………………………………………………………………..
1. Nanotexnologiya in zamonaviy dunyo………………………………...
1.1 Nanotexnologiyaning paydo bo'lish tarixi……………………………
1.2 Inson faoliyatining turli sohalarida nanotexnologiyalar….
1.2.1 Kosmosdagi nanotexnologiyalar…………………………………………
1.2.2 Tibbiyotda nanotexnologiyalar…………………………………….
1.2.3 Oziq-ovqat sanoatida nanotexnologiyalar……………………
1.2.4 Harbiy ishlarda nanotexnologiyalar…………………………………..
Xulosa……………………………………………………………..
Adabiyotlar ro'yxati……………………………..................................... ....

Kirish.

Hozirgi vaqtda nanotexnologiya nima ekanligini kam odam biladi, garchi kelajak bu fan ortida turgan bo'lsa-da.

Ishning maqsadi:

Nanotexnologiya nima ekanligini bilib oling;

Ushbu fanning turli sohalarda qo'llanilishini bilib oling;

Nanotexnologiya odamlar uchun xavfli bo'lishi mumkinligini bilib oling.

Bugun biz imtiyozlar va yangi imkoniyatlardan bahramand bo'lishimiz mumkinnano texnologiyalar:

tibbiyot, shu jumladan aerokosmik;
farmakologiya;
qariyalar;
o'sib borayotgan ekologik inqiroz va texnogen ofatlar sharoitida xalq salomatligini muhofaza qilish;
global kompyuter tarmoqlari va yangi jismoniy tamoyillarga asoslangan axborot kommunikatsiyalari;
o'ta uzoq masofali aloqa tizimlari;
avtomobil, traktor va aviatsiya texnikasi;
yo'l harakati xavfsizligi;
axborot xavfsizligi tizimlari;
megapolislarning ekologik muammolarini hal qilish;
qishloq xo'jaligi;
ichimlik suvi ta'minoti va oqava suvlarni tozalash muammolarini hal qilish;
tubdan yangi navigatsiya tizimlari;
tabiiy mineral va uglevodorod xomashyosini yangilash.

Biz nanotexnologiyalarni tibbiyot, oziq-ovqat sanoati, harbiy va koinot sohalarida qo‘llashga e’tibor qaratishga qaror qildik, chunki bu sohalar bizda qiziqish uyg‘otdi.

1. Zamonaviy dunyoda nanotexnologiya.

1.1 Nanotexnologiyaning paydo bo'lish tarixi.

Fan "Nanotexnologiyalar men" kompyuter fanidagi inqilobiy o'zgarishlar tufayli paydo bo'ldi!

1947 yilda tranzistor ixtiro qilindi, shundan so'ng yarimo'tkazgich texnologiyasining gullab-yashnashi davri boshlandi, unda yaratilgan kremniy qurilmalarning o'lchamlari doimiy ravishda kamayib bordi."nanotexnologiya" atamasi1974 yilda yaponiyalik Noryo Taniguchi alohida atomlarni manipulyatsiya qilish orqali yangi ob'ektlar va materiallarni qurish jarayonini tasvirlashni taklif qildi. Ism "nanometr" so'zidan kelib chiqqan - metrning milliarddan bir qismi (10-9 m).

Zamonaviy tovushda nanotexnologiya atomlar va molekulalar bilan bevosita bog'liq bo'lgan barcha texnik jarayonlarni birlashtirgan moddaning eng kichik zarralaridan supermikroskopik tuzilmalarni ishlab chiqarish texnologiyasidir.

Zamonaviy nanotexnologiya ancha chuqur tarixiy izga ega. Arxeologik topilmalar qadimgi dunyoda kolloid formulalar mavjudligidan dalolat beradi, masalan, qadimgi Misrda "xitoy siyoh". Mashhur Damashq po'lati undagi nanotubalar mavjudligi sababli ishlab chiqarilgan.

Nanotexnologiya g'oyasining otasi shartli ravishda miloddan avvalgi 400-yillarda yunon faylasufi Demokrit hisoblanishi mumkin. davrida u birinchi bo'lib materiyaning eng kichik zarrasini tasvirlash uchun yunoncha "buzilmas" degan ma'noni anglatuvchi "atom" so'zini ishlatgan.

Mana, rivojlanish yo'lining misoli:

1905 yil Shveytsariya fizigi Albert Eynshteyn shakar molekulasining o'lchami taxminan 1 nanometr ekanligini isbotlagan maqolasini nashr etdi.
1931 yil Nemis fiziklari Maks Noll va Ernst Ruska elektron mikroskopni yaratdilar, bu birinchi marta nano-ob'ektlarni o'rganish imkonini berdi.
1934 yil Amerikalik nazariy fizik, Nobel mukofoti sovrindori Yevgeniy Vigner juda oz sonli o'tkazuvchanlik elektronlari bo'lgan o'ta nozik metall yaratish imkoniyatini nazariy jihatdan asoslab berdi.
1951 yil Jon fon Neyman o'z-o'zidan nusxa ko'chirish mashinalarining tamoyillarini ajratib ko'rsatdi, olimlar ularning imkoniyatlarini umuman tasdiqladilar.
1953 yilda Uotson va Krik DNKning tuzilishini tasvirlab berishdi, bu tirik mavjudotlar ularning tuzilishini boshqaradigan ko'rsatmalar bilan qanday aloqa qilishini ko'rsatdi.
1959 yil Amerikalik fizik Richard Feynman birinchi bo'lib miniatyuralashtirish istiqbollarini baholovchi maqola chop etdi. Nobel mukofoti laureati R. Feynman hozirda bashorat sifatida qabul qilinadigan iborani yozgan: "Men ko'rib turganimdek, fizika tamoyillari alohida atomlarni manipulyatsiya qilishni taqiqlamaydi". Bu fikr postindustrial davrning boshlanishi hali e'tirof etilmaganida aytilgan; o'sha yillarda integral mikrosxemalar, mikroprotsessorlar, shaxsiy kompyuterlar yo'q edi.
1974 yil Yapon fizigi Norio Taniguchi "nanotexnologiya" atamasini o'lchami bir mikrondan kichikroq mexanizmlarga ishora qilish uchun kiritdi. Yunoncha "nanos" so'zi taxminan "qari odam" degan ma'noni anglatadi.
1981 yil Gleiter birinchi navbatda tuzilishi nano o'lchamdagi kristalitlar bilan ifodalangan noyob xususiyatlarga ega materiallarni yaratish imkoniyatiga e'tibor qaratdi.

1981-yil 27-martda CBS radiosi NASA olimining soʻzlaridan iqtibos keltirgan holda, muhandislar kosmosda yoki Yerda foydalanish uchun yigirma yil ichida oʻz-oʻzini koʻpaytiruvchi robotlarni yaratishi mumkinligini aytdi. Ushbu mashinalar o'zlarining nusxalarini yaratadilar va nusxalarga foydali mahsulotlarni yaratish buyurilishi mumkin edi.
1982 yil G. Bining va G. Rorer birinchi skanerlovchi tunnel mikroskopini yaratdilar.
1985 yil Amerikalik fiziklar Robert Körl, Xarold Kroto va Richard Smeley bir nanometr diametrli ob'ektlarni aniq o'lchash imkonini beruvchi texnologiyani yaratdilar.
1986 yil Nanotexnologiya keng jamoatchilikka ma'lum bo'ldi. Amerikalik olim Erik Drexler “Yaratilish dvigatellari: Nanotexnologiyalar davri kelishi” kitobini nashr etdi, unda u nanotexnologiya tez orada faol rivojlana boshlaydi, deb bashorat qilgan.
1991 yil, Xyuston (AQSh), Kimyo fakulteti, Rays universiteti. Doktor R.Smolli (1996-yilda Nobel mukofoti sovrindori) o‘z laboratoriyasida lazer yordamida grafitni vakuum ostida bug‘lashtirdi, uning gaz fazasi juda katta krasterlardan tashkil topgan: har birida 60 ta uglerod atomi bor. 60 ta atomdan iborat klaster barqarorroq, chunki u erkin energiyaga ega. Ushbu klaster futbol to'piga o'xshash strukturaviy shakllanish bo'lib, bu molekulani fulleren deb atash taklif qilingan.
1991 yil, Yaponiyadagi NEC laboratoriyasi xodimi Sumio Ijima birinchi marta uglerod nanotubalarini kashf etdi, ular bundan bir necha oy oldin rus fizigi L. Chernozatonskiy va amerikalik J. Mintmir tomonidan bashorat qilingan edi.
1995 yil L.Ya nomidagi Fizika-kimyo ilmiy-tadqiqot institutida. Karpov atmosferadagi turli moddalarni (ammiak, spirt, suv bug'lari) aniqlaydigan plyonkali nanokompozit asosida sensor ishlab chiqdi.
1997 yil Richard E. Smalley, kimyo bo'yicha 1996 yilgi Nobel mukofoti sovrindori, kimyo va fizika professori, 2000 yilga kelib atomlarning yig'ilishini bashorat qilgan va ayni paytda birinchi tijorat nanomahsulotlar paydo bo'lishini bashorat qilgan. Bu bashorat bashorat qilingan vaqt oralig'ida amalga oshdi.
1998 yil nanonaychalar elektr xossalarining geometrik parametrlarga bog'liqligi eksperimental tarzda tasdiqlandi.
1998 yil Gollandiyalik fizik Seez Dekker nanotexnologiyaga asoslangan tranzistorni yaratdi.
1998 yil Nanotexnologiyaning rivojlanish sur'atlari keskin o'sa boshladi. Yaponiya nanotexnologiyani 21-asr uchun mumkin bo'lgan texnologiya kategoriyasi sifatida aniqladi.
1999 yil Amerikalik fiziklar Jeyms Tur va Mark Rid bitta molekula molekulyar zanjirlar kabi harakat qilish qobiliyatiga ega ekanligini aniqladilar.
2000 yil. Hewlett-Packard tadqiqot jamoasi so‘nggi nanotexnologik o‘z-o‘zini yig‘ish usullaridan foydalangan holda kalit molekulasi yoki minimikrodiodni yaratdi.

2000 yil. Gibrid nanoelektronika davrining boshlanishi.
2002 yil S.Dekker nanotubkani DNK bilan birlashtirib, bitta nanomexanizmni oldi.
2003 yil Yaponiyalik olimlar dunyoda birinchi bo‘lib kvant kompyuterini yaratish uchun zarur bo‘lgan ikkita asosiy elementdan birini amalga oshiradigan qattiq jismli qurilmani yaratishdi. 2004 yil. “Dunyodagi birinchi” kvant kompyuteri taqdim etildi

2006 yil 7 sentyabr Hukumat Rossiya Federatsiyasi 2007-2010 yillarga mo'ljallangan nanotexnologiyalarni rivojlantirish bo'yicha Federal maqsadli dastur kontseptsiyasini tasdiqladi.

Shunday qilib Tarixan shakllangan nanotexnologiya hozirgi kungacha ijtimoiy ongning nazariy sohasini zabt etib, uning kundalik qatlamiga kirib borishda davom etmoqda.

Biroq, nanotexnologiyani faqat ushbu sohalarda (elektronika, axborot texnologiyalari) mahalliy inqilobiy yutuq bilan qisqartirmaslik kerak. Nanotexnologiyada bir qator favqulodda muhim natijalar allaqachon qo'lga kiritilgan bo'lib, ular fan va texnikaning boshqa ko'plab sohalarini (tibbiyot va biologiya, kimyo, ekologiya, energetika, mexanika va boshqalar) rivojlantirishda sezilarli yutuqlarga umid qilish imkonini beradi. Masalan, nanometr diapazoniga o'tganda (ya'ni, xarakterli uzunligi taxminan 10 nm bo'lgan ob'ektlarga) moddalar va materiallarning ko'pgina muhim xususiyatlari sezilarli darajada o'zgaradi. Biz elektr o'tkazuvchanligi, optik sinishi ko'rsatkichi, magnit xususiyatlar, kuch, issiqlikka chidamlilik va boshqalar kabi muhim xususiyatlar haqida gapiramiz. Materiallar asosida Bilan Yangi turdagi quyosh batareyalari, energiya konvertorlari, ekologik toza mahsulotlar va boshqalar allaqachon yangi xususiyatlarga ega yaratilmoqda.Arzon, energiya tejovchi va ekologik toza materiallar ishlab chiqarish nanotexnologiyani joriy etishning eng muhim natijasi bo'lishi mumkin.Yuqori sezgir biologik sensorlar (datchiklar) va boshqa qurilmalar allaqachon yaratilgan bo'lib, ular yangi nanobiotexnologiya fanining paydo bo'lishi haqida gapirishga imkon beradi va amaliy qo'llash uchun katta istiqbolga ega. Nanotexnologiyalar mikromexanik materiallarni qayta ishlash va shu asosda kelajak avlodlarning iqtisodiy va ijtimoiy hayotiga inqilobiy ta'sir ko'rsatishi kerak bo'lgan yangi ishlab chiqarish jarayonlari va yangi mahsulotlarni yaratish uchun yangi imkoniyatlarni taqdim etadi.

1.2. Inson hayotining turli sohalarida nanotexnologiyalar

Nanotexnologiyaning inson faoliyati sohalariga kirib borishini nanotexnologiya daraxti sifatida ko'rsatish mumkin. Ilova daraxt shakliga ega bo'lib, uning shoxlari asosiy qo'llash sohalarini, katta shoxlardan olingan shoxlari esa asosiy qo'llash sohalari doirasidagi farqni ifodalaydi. bu daqiqa vaqt.

Bugungi kunda (2000 - 2010) quyidagi rasm mavjud:

biologiya fanlari gen yorlig'i texnologiyasini, implantlar uchun sirtlarni, mikroblarga qarshi sirtlarni, maqsadli dorilarni, to'qimalarni muhandislik, onkologik terapiyani ishlab chiqishni o'z ichiga oladi.
oddiy tolalar qog'oz texnologiyasini, arzon qurilish materiallarini, engil taxtalarni, avtomobil qismlarini, og'ir materiallarni ishlab chiqishni taklif qiladi.
Nano kliplar yangi matolar, shisha qoplamalar, "aqlli" qumlar, qog'oz, uglerod tolalari ishlab chiqarishni o'z ichiga oladi.
mis, alyuminiy, magniy, po'latga nano-qo'shimchalar yordamida korroziyadan himoya qilish.
Katalizatorlar qishloq xo'jaligi, deodorizatsiya va oziq-ovqat ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Oson tozalanadigan materiallar kundalik hayotda, me'morchilikda, sut va oziq-ovqat sanoatida, transport sanoatida va sanitariyada qo'llaniladi. Bu o'z-o'zini tozalaydigan ko'zoynaklar, shifoxona jihozlari va asboblari, mog'orga qarshi qoplama, oson tozalanadigan keramika ishlab chiqarishdir.
Bioqoplamalar sport anjomlari va podshipniklarida qo'llaniladi.
Optika nanotexnologiyalarni qo'llash sohasi sifatida elektroxromika, optik linzalar ishlab chiqarish kabi sohalarni o'z ichiga oladi. Bular yangi fotokromik optika, tozalash oson optika va qoplamali optika.
Nanotexnologiya sohasidagi keramika elektrolyuminessensiya va fotoluminesans, bosma pastalar, pigmentlar, nano kukunlar, mikrozarralar, membranalarni olish imkonini beradi.
Kompyuter texnologiyalari va elektronika nanotexnologiyalarni qo'llash sohasi sifatida elektronika, nanosensorlar, maishiy (o'rnatilgan) mikrokompyuterlar, vizualizatsiya vositalari va energiya konvertorlarini ishlab chiqadi. Keyinchalik global tarmoqlar, simsiz aloqalar, kvant va DNK kompyuterlarining rivojlanishi.
Nanotexnologiyani qo'llash sohasi sifatida nanomeditsina - bu protezlar uchun nanomateriallar, "aqlli" protezlar, nanokapsulalar, diagnostik nanoproblar, implantlar, DNK rekonstruktorlari va analizatorlari, "aqlli" va aniq asboblar, yo'nalishli farmatsevtika.
Kosmos nanotexnologiyalarni qo'llash sohasi sifatida mexanoelektrik quyosh energiyasi konvertorlari, kosmik ilovalar uchun nanomateriallar uchun istiqbollarni ochadi.
Ekologiya nanotexnologiyani qo'llash sohasi sifatida ozon qatlamini tiklash, ob-havoni nazorat qilishdir.

1.2.1 Kosmosdagi nanotexnologiya

Kosmosda inqilob davom etmoqda. 20 kilogrammgacha bo'lgan sun'iy yo'ldoshlar va nanoqurilmalar yaratila boshlandi.

Mikrosatellitlar tizimi yaratildi, uni yo'q qilishga urinishlar uchun kamroq himoyasiz. Og'irligi bir necha yuz kilogramm, hatto tonnalar bo'lgan kolossni orbitada urib tushirish boshqa narsa, barcha kosmik aloqalarni yoki razvedkani darhol ishdan chiqarish, orbitada mikrosatellitlarning butun to'dasi mavjud bo'lganda boshqa narsa. Bu holda ulardan birining ishdan chiqishi butun tizimning ishlashini buzmaydi. Shunga ko'ra, har bir sun'iy yo'ldoshning ishlashi ishonchliligiga qo'yiladigan talablar kamayishi mumkin.

Yosh olimlarning fikricha, optika sohasida yangi texnologiyalar, aloqa tizimlari, katta hajmdagi ma’lumotlarni uzatish, qabul qilish va qayta ishlash usullarini yaratish sun’iy yo‘ldoshlarni mikrominiaturizatsiya qilishning asosiy muammolari bilan bog‘liq bo‘lishi kerak. Gap nanotexnologiyalar va nanomateriallar haqida bormoqda, ular koinotga uchirilgan qurilmalarning massasi va o'lchamlarini ikki darajaga kamaytirish imkonini beradi. Masalan, nanonikelning mustahkamligi oddiy nikelnikidan 6 baravar yuqori, bu raketa dvigatellarida ishlatilganda nozul massasini 20-30% ga kamaytirish imkonini beradi.Kosmik texnologiyalarning massasini kamaytirish ko'plab muammolarni hal qiladi: u kosmik kemaning kosmosda bo'lishini uzaytiradi, unga uzoqroq parvoz qilish va tadqiqot uchun har qanday foydali asbob-uskunalarni ko'proq tashish imkonini beradi. Shu bilan birga, energiya ta’minoti muammosi ham hal etilmoqda. Tez orada miniatyura qurilmalari ta'sir kabi ko'plab hodisalarni o'rganish uchun ishlatiladi quyosh nurlari Yerdagi va Yerga yaqin fazodagi jarayonlar haqida.

Bugungi kunda kosmos ekzotik emas va uni o'rganish nafaqat obro'-e'tibor masalasidir. Bu, birinchi navbatda, davlatimizning milliy xavfsizligi va milliy raqobatbardoshligi masalasidir. Aynan o'ta murakkab nanotizimlarni ishlab chiqish mamlakatning milliy ustunligiga aylanishi mumkin. Nanotexnologiya singari, nanomateriallar ham bizga turli sayyoralarga boshqariladigan parvozlar haqida jiddiy gapirish imkoniyatini beradi. quyosh sistemasi. Aynan nanomateriallar va nanomexanizmlardan foydalanish Marsga boshqariladigan parvozlarni va Oy sirtini tadqiq qilishni haqiqatga aylantira oladi.Mikrosun'iy yo'ldoshlarni rivojlantirishning yana bir juda mashhur yo'nalishi - bu Yerni masofadan zondlash (ER) yaratish. Radar diapazonida 1 m va optik diapazonda 1 m dan kam bo'lgan sun'iy yo'ldosh tasvirlarining o'lchamlari bilan axborot iste'molchilari bozori shakllana boshladi (birinchi navbatda, bunday ma'lumotlar kartografiyada qo'llaniladi).

1.2.2 Tibbiyotda nanotexnologiya

Nanotexnologiyaning so'nggi yutuqlari, olimlarning fikriga ko'ra, saraton kasalligiga qarshi kurashda juda foydali bo'lishi mumkin. Saratonga qarshi dori to'g'ridan-to'g'ri maqsadli - xavfli o'simtadan ta'sirlangan hujayralarga ishlab chiqilgan. Biosilikon deb nomlanuvchi materialga asoslangan yangi tizim. Nanosilikon g'ovakli tuzilishga ega (diametri o'n atom), bu dorilar, oqsillar va radionuklidlarni kiritish uchun qulay. Maqsadga erishgandan so'ng, biosilikon parchalana boshlaydi va u tomonidan etkazib beriladigan dorilar ishga tushadi. Bundan tashqari, ishlab chiquvchilarning fikriga ko'ra, yangi tizim preparatning dozasini sozlash imkonini beradi.

Davomida so'nggi yillar Biologik nanotexnologiyalar markazi xodimlari organizmdagi saraton hujayralarini aniqlash va bu dahshatli kasallikka qarshi kurashish uchun mo‘ljallangan mikrosensorlarni yaratish ustida ishlamoqda.

Saraton hujayralarini tanib olishning yangi usuli inson tanasiga dendrimerlar (yunoncha dendron - daraxt) deb ataladigan sintetik polimerlardan yasalgan mayda sharsimon rezervuarlarni implantatsiya qilishga asoslangan. Ushbu polimerlar so'nggi o'n yillikda sintez qilingan va marjon yoki yog'och tuzilishiga o'xshash printsipial jihatdan yangi, qattiq bo'lmagan tuzilishga ega. Bunday polimerlar gipertarmoqli yoki kaskadli deyiladi. Tarmoqlanish muntazam bo'lganlarga dendrimerlar deyiladi. Diametri bo'yicha har bir bunday shar yoki nanosensor bor-yo'g'i 5 nanometrga - metrning 5 milliarddan bir qismiga etadi, bu esa milliardlab bunday nanosensorlarni kichik maydonga joylashtirish imkonini beradi.

Vujudga kirgandan so'ng, bu kichik sensorlar limfotsitlarga, oq qon hujayralariga kirib, tananing infektsiyaga va boshqa patogenlarga qarshi himoya reaktsiyasini ta'minlaydi. Limfoid hujayralarning ma'lum bir kasallikka yoki atrof-muhit sharoitlariga immunitet reaktsiyasi bilan - sovuq yoki radiatsiya ta'siri, masalan - oqsil tuzilishi hujayralar o'zgaradi. Maxsus kimyoviy moddalar bilan qoplangan har bir nanosensor bunday o'zgarishlar bilan porlashni boshlaydi.

Bu porlashni ko'rish uchun olimlar retinani skanerlaydigan maxsus qurilma yaratmoqchi. Bunday qurilmaning lazeri fundusning tor kapillyarlari orqali birin-ketin o'tganda limfotsitlarning porlashini aniqlashi kerak. Olimlarning ta'kidlashicha, agar limfotsitlarda yetarlicha yorliqli sensorlar mavjud bo'lsa, hujayraning shikastlanishini aniqlash uchun 15 soniyali skanerlash kerak bo'ladi.

Bu erda nanotexnologiyaning eng katta ta'siri kutilmoqda, chunki u jamiyat mavjudligining asosiga - insonga ta'sir qiladi. Nanotexnologiya jismoniy dunyoning shunday o'lchovli darajasiga etadi, bunda tirik va jonsiz o'rtasidagi farq beqaror bo'lib qoladi - bular molekulyar mashinalardir. Hatto virusni qisman tirik tizim deb hisoblash mumkin, chunki u uning tuzilishi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi. Ammo ribosoma, garchi u butun organik moddalar bilan bir xil atomlardan iborat bo'lsa-da, bunday ma'lumotni o'z ichiga olmaydi va shuning uchun faqat organik molekulyar mashinadir. Nanotexnologiya o'zining ishlab chiqilgan shaklida nanorobotlarni, noorganik atom tarkibidagi molekulyar mashinalarni qurishni o'z ichiga oladi, bu mashinalar bunday konstruktsiya haqida ma'lumotga ega bo'lgan holda o'z nusxalarini yaratish imkoniyatiga ega bo'ladi. Shuning uchun tirik va jonsiz o'rtasidagi chegara xiralasha boshlaydi. Bugungi kunga qadar faqat bitta ibtidoiy yuruvchi DNK roboti yaratilgan.

Nanomedicina quyidagi imkoniyatlar bilan ifodalanadi:

1. Chipdagi laboratoriyalar, organizmga maqsadli dori yetkazib berish.

2. DNK - chiplar (alohida dori vositalarini yaratish).

3. Sun'iy fermentlar va antikorlar.

4. Sun'iy organlar, sun'iy funktsional polimerlar (organik to'qimalar o'rnini bosuvchi moddalar). Ushbu yo'nalish sun'iy hayot g'oyasi bilan chambarchas bog'liq va kelajakda sun'iy ongga ega va molekulyar darajada o'z-o'zini davolashga qodir robotlarni yaratishga olib keladi. Bu hayot tushunchasining organikdan tashqari kengayishi bilan bog'liq

5. Nanorobotlar-jarrohlar (o'zgarishlar va zarur tibbiy harakatlar, saraton hujayralarini tan olish va yo'q qilishni amalga oshiradigan biomexanizmlar). Bu nanotexnologiyaning tibbiyotdagi eng radikal qo'llanilishi infektsiyalar va saraton o'smalarini yo'q qiladigan, shikastlangan DNK, to'qimalar va organlarni tiklaydigan, tananing butun hayotini qo'llab-quvvatlovchi tizimlarini takrorlaydigan, tananing xususiyatlarini o'zgartiradigan molekulyar nanorobotlarni yaratish bo'ladi.

Bitta atomni g'isht yoki "tafsilot" sifatida ko'rib chiqsak, nanotexnologiyalar qidirmoqda amaliy usullar ushbu qismlardan belgilangan xususiyatlarga ega materiallarni qurish. Ko'pgina kompaniyalar atomlar va molekulalarni ma'lum tuzilmalarga qanday yig'ishni allaqachon bilishadi.

Kelajakda har qanday molekulalar bolalar dizayneri kabi yig'iladi. Buning uchun nanorobotlardan (nanobotlar) foydalanish rejalashtirilgan. Ta'riflash mumkin bo'lgan har qanday kimyoviy barqaror tuzilmani, aslida, qurish mumkin.. Nanobot har qanday tuzilmani qurish uchun, xususan, boshqa nanobotni qurish uchun dasturlashtirilishi mumkinligi sababli, ular juda arzon bo'ladi. Katta guruhlarda ishlagan nanobotlar har qanday ob'ektlarni arzon va yuqori aniqlik bilan yaratishga qodir bo'ladi. Tibbiyotda nanotexnologiyalardan foydalanish muammosi hujayraning tuzilishini molekulyar darajada o'zgartirish zarurati bilan bog'liq, ya'ni. nanobotlar yordamida “molekulyar jarrohlik”ni amalga oshirish. Inson tanasida "yashashi" mumkin bo'lgan, yuzaga keladigan barcha zararlarni yo'q qiladigan yoki ularning paydo bo'lishining oldini oladigan molekulyar robot shifokorlarni yaratish kutilmoqda.Alohida atomlar va molekulalarni manipulyatsiya qilish orqali nanobotlar hujayralarni tiklashga qodir bo'ladi. Robot-shifokorlarni yaratish uchun taxmin qilingan vaqt 21-asrning birinchi yarmidir.

Hozirgi vaziyatga qaramay, nanotexnologiyalar qarish muammosining tub yechimi sifatida istiqbolli emas.

Buning sababi shundaki, nanotexnologiyalar ko'plab sohalarda tijorat maqsadlarida qo'llanilishi uchun katta imkoniyatlarga ega va shunga mos ravishda, davlat tomonidan jiddiy moliyalashtirishdan tashqari, ushbu yo'nalishdagi tadqiqotlar ko'plab yirik korporatsiyalar tomonidan amalga oshirilmoqda.

Yaxshilashdan keyin ta'minlash mumkin " abadiy yoshlik“Nanobotlar endi kerak boʻlmaydi yoki ularni hujayraning oʻzi ishlab chiqaradi.

Ushbu maqsadlarga erishish uchun insoniyat uchta asosiy savolni hal qilishi kerak:

1. Molekulalarni tuzatadigan molekulyar robotlarni loyihalash va qurish.
2. Nanomachinlarni boshqaradigan nanokompyuterlarni loyihalash va yaratish.
3. Yaratish To'liq tavsif inson tanasidagi barcha molekulalarning, boshqacha aytganda, atom darajasida inson tanasining xaritasini yaratish.

Nanotexnologiyaning asosiy qiyinligi birinchi nanobotni yaratish muammosidir. Bir nechta istiqbolli yo'nalishlar mavjud.

Ulardan biri skanerlash tunnel mikroskopini yoki atom kuch mikroskopini yaxshilash va pozitsion aniqlik va tutqich kuchiga erishishdir.
Birinchi nanobotni yaratishning yana bir yo'li kimyoviy sintezga olib keladi. Ehtimol, eritmada o'z-o'zidan yig'ilishi mumkin bo'lgan mohir kimyoviy komponentlarni loyihalash va sintez qilish.
Va yana bir yo'l biokimyo orqali olib keladi. Ribosomalar (hujayra ichidagi) ixtisoslashgan nanobotlar bo'lib, biz ulardan ko'p qirrali robotlarni yaratish uchun foydalanishimiz mumkin.

Bu nanobotlar qarish jarayonini sekinlashtirish, alohida hujayralarni davolash va alohida neyronlar bilan o‘zaro aloqada bo‘lish imkoniyatiga ega bo‘ladi.

Tadqiqot ishlari nisbatan yaqinda boshlangan, ammo bu sohadagi kashfiyotlar tezligi juda yuqori, ko'pchilik buni tibbiyotning kelajagi deb hisoblaydi.

1.2.3 Oziq-ovqat sanoatida nanotexnologiya

Nanofood (nanofoood) - bu yangi, tushunarsiz va yoqimsiz atama. Nano-odamlar uchun oziq-ovqat? Juda kichik qismlar? Nanofabrikalarda tayyorlangan oziq-ovqat? Albatta yo'q. Ammo oziq-ovqat sanoatida bu qiziq tendentsiya. Ma'lum bo'lishicha, nanoelash - bu sanoatda joriy etish va qo'llash yo'lida bo'lgan ilmiy g'oyalarning butun majmuasidir. Birinchidan, nanotexnologiya oziq-ovqat ishlab chiqaruvchilariga bevosita ishlab chiqarish jarayonida mahsulot sifati va xavfsizligini real vaqt rejimida jami monitoring qilish uchun noyob imkoniyatlarni taqdim etishi mumkin. Gap mahsulotlardagi eng kichik kimyoviy ifloslantiruvchi moddalarni yoki xavfli biologik vositalarni tez va ishonchli aniqlay oladigan turli nanosensorlar yoki kvant nuqtalari deb ataladigan diagnostika mashinalari haqida bormoqda. Oziq-ovqat ishlab chiqarish, uni tashish va saqlash usullari nanotexnologiya sanoatidan foydali innovatsiyalardan o'z ulushini olishi mumkin. Olimlarning fikriga ko'ra, bunday turdagi birinchi ommaviy ishlab chiqarilgan mashinalar yaqin to'rt yil ichida ommaviy oziq-ovqat ishlab chiqarishda paydo bo'ladi. Ammo yana radikal g‘oyalar ham kun tartibida. Siz ko'rmaydigan nanozarrachalarni yutishga tayyormisiz? Ammo nanozarrachalar foydali moddalar va dorilarni tananing aniq tanlangan qismlariga etkazish uchun maqsadli foydalanilsa-chi? Agar shunday nanokapsulalarni kiritish mumkin bo'lsa-chi oziq-ovqat mahsulotlari? Hozircha hech kim nano-ovqatlardan foydalanmagan, biroq dastlabki ishlanmalar allaqachon olib borilmoqda. Mutaxassislarning ta'kidlashicha, qutulish mumkin bo'lgan nanozarralar kremniy, keramika yoki polimerlardan tayyorlanishi mumkin. Va, albatta, - organik moddalar. Va agar tuzilishi va tarkibi biologik materiallarga o'xshash "yumshoq" zarrachalarning xavfsizligi haqida hamma narsa aniq bo'lsa, noorganik moddalardan tashkil topgan "qattiq" zarralar ikki hududning kesishmasida katta oq nuqta bo'ladi - nanotexnologiya va biologiya. Olimlar haligacha bunday zarralar tanada qaysi yo'nalishlarda harakatlanishi va natijada ular qayerda to'xtashini ayta olmaydi. Buni ko'rish kerak. Ammo ba'zi ekspertlar nano-euvchilarning foydalari haqida allaqachon futuristik rasmlarni chizishmoqda. To'g'ri hujayralarga qimmatli oziq moddalarni etkazib berishdan tashqari. G'oya quyidagicha: hamma bir xil ichimlikni sotib oladi, lekin keyin iste'molchi nanozarrachalarni o'zi nazorat qila oladi, shunda ichimlikning ta'mi, rangi, xushbo'yligi va konsentratsiyasi uning ko'z o'ngida o'zgaradi.

1.2.4 Harbiy sohada nanotexnologiya

Nanotexnologiyalardan harbiy maqsadlarda foydalanish dunyoda harbiy-texnik ustunlikning sifat jihatidan yangi darajasini ochadi. Nanotexnologiyaga asoslangan yangi qurollarni yaratishning asosiy yo'nalishlarini ko'rib chiqish mumkin:

1. Yangi kuchli miniatyura portlovchi qurilmalarni yaratish.

2. Nano darajadan makroqurilmalarni yo'q qilish.

3. Neyrotexnologiyalar yordamida josuslik va og'riqni bostirish.

4. Biologik qurollar va genetik yo'riqnomaning nanoqurilmalari.

5. Askarlar uchun nanoetexnika.

6. Kimyoviy va biologik qurollardan himoya qilish.

7. Harbiy texnikani boshqarish tizimlarida nanoqurilmalar.

8. Harbiy texnika uchun nanoqoplamalar.

Nanotexnologiya kuchli portlovchi moddalar ishlab chiqarish imkonini beradi. Portlovchi moddalar hajmini o'n barobar kamaytirish mumkin. Yadro yoqilg'isini qayta ishlash zavodlariga nano-portlovchi moddalar bilan boshqariladigan raketalarning hujumi mamlakatni qurol darajasidagi plutoniy ishlab chiqarish jismoniy qobiliyatidan mahrum qilishi mumkin. Elektron texnologiyada kichik o'lchamli robot qurilmalarni joriy etish elektr zanjirlari va mexanikalarning yordami bilan ishlashini buzishi mumkin. Nanoqurilmalar ajratilmasa, boshqaruv markazlari va qo'mondonlik postlarining ishdan chiqishini oldini olish mumkin emas. Materiallarni atom darajasida qismlarga ajratish uchun robotlar tanklarning zirhlarini, qutilarning beton konstruksiyalarini, korpuslarni changga aylantiradigan kuchli qurolga aylanadi. yadroviy reaktorlar va askarlarning jasadlari. Ammo bu hali nanotexnologiyaning ilg'or shaklining istiqboli. Ayni paytda, neyron texnologiyalar sohasida tadqiqotlar olib borilmoqda, ularning rivojlanishi josuslikni amalga oshiradigan yoki nanoqurilmalar yordamida inson tanasining funktsiyalari ustidan nazoratni ushlab turadigan harbiy nanoqurilmalarning paydo bo'lishiga olib keladi. asab tizimi. NASA laboratoriyalari allaqachon ichki nutqni ushlash uchun uskunalarning operatsion namunalarini yaratgan. Katta hajmdagi axborotni qabul qilish va qayta ishlashga qodir nanostrukturalardagi fotonik komponentlar kosmik monitoring, yerni kuzatish va josuslik tizimlarining asosiga aylanadi. Miyaga o'rnatilgan nanoqurilmalar yordamida biologik ko'rish bilan solishtirganda kengaytirilgan idrok spektriga ega "sun'iy" (texnik) ko'rishni olish mumkin. Tana va miyaga implantatsiya qilingan askarlar uchun og'riqni bostirish tizimi, neyrochiplar ishlab chiqilmoqda.

Harbiy sohada nanotexnologiyaning navbatdagi qo'llanilishi genetik yo'l-yo'riqli nanoqurilmalardir. Genetik yo'l-yo'riqli nanoqurilma o'zi joylashgan hujayra DNKsining genetik tuzilishiga qarab, ma'lum halokatli harakatlarni bajarish uchun dasturlashtirilishi mumkin. Noyob sayt qurilmani faollashtirish uchun shart sifatida o'rnatiladi genetik kod ma'lum bir shaxs yoki bir guruh odamlarga nisbatan harakat qilish uchun shablon. Oddiy epidemiyani etnik tozalashdan ajratish nanobotlarni aniqlash vositalarisiz deyarli imkonsiz bo'lar edi. Nanoqurilmalar faqat ma'lum turdagi odamlarga qarshi va qat'iy belgilangan sharoitlarda ishlaydi. Vujudga kirgandan so'ng, nanodevice faollashtirish buyrug'iga qadar hech qanday tarzda o'zini namoyon qilmaydi. Nanotexnologiyaning navbatdagi qo'llanilishi - bu askarlarning jihozlari va jihozlari. Inson, kiyim-kechak va qurollardan o'ziga xos duragay yasash taklif qilinmoqda, uning elementlari shu qadar chambarchas bog'liqki, kelajakning to'liq jihozlangan askarini alohida organizm deb atash mumkin.

Nanotexnologiya zirh va zirh ishlab chiqarishda yutuq berdi.

Harbiy texnika rangini o‘zgartiruvchi va korroziyaga yo‘l qo‘ymaydigan maxsus “elektromexanik bo‘yoq” bilan jihozlangan bo‘lishi kerak. Nanopaint mashina korpusidagi kichik shikastlanishlarni “qattiqlashtira” oladi va yuqoridagi barcha funksiyalarni bajarishga imkon beruvchi ko‘p sonli nanomexanizmlardan iborat bo‘ladi. "Bo'yoq"da alohida nanomachinlar bo'ladigan optik matritsalar tizimi yordamida tadqiqotchilar avtomobil yoki samolyotning ko'rinmaslik effektiga erishmoqchi.

Nanotexnologiya harbiy sohada o'zgarishlar olib keladi. Yangi sifat jihatidan o'zgartirilgan va nazoratsiz qurollanish poygasi. Nanotexnologiya ustidan nazorat haqiqatan ham global tsivilizatsiya sharoitida amalga oshirilishi mumkin. Nanotexnologiya modernizatsiya qilingan askarlarning mavjudligini hisobga olmaganda, dala urushlarini to'liq mexanizatsiyalash imkonini beradi.

Shunday qilib, nanotexnologiyaning qurol sohasiga kirib borishi natijasi haqidagi asosiy xulosa nanotexnologiya va qurollanish poygasini nazorat qilishga qodir global jamiyatni shakllantirish istiqbolidir. Bu universalizm tendentsiyasi texnogen tsivilizatsiyaning ratsionalligi bilan belgilanadi va uning manfaatlari va qadriyatlarini ifodalaydi.

Xulosa

Nanotexnologiya tushunchasiga oydinlik kiritib, uning istiqbollarini belgilab, yuzaga kelishi mumkin bo'lgan xavf va tahdidlarga to'xtalib, men xulosa qilmoqchiman. Ishonamanki, nanotexnologiya yosh fan bo'lib, uning rivojlanishi natijalari tanib bo'lmas darajada o'zgarishi mumkin. dunyo. Va bu o'zgarishlar nima bo'ladi - foydali, hayotni beqiyos osonlashtiradigan yoki zararli? insoniyatga tahdid- odamlarning o'zaro tushunishi va oqilonaligiga bog'liq. Va o'zaro tushunish va oqilonalik bevosita insoniylik darajasiga bog'liq bo'lib, bu insonning o'z harakatlari uchun javobgarligini anglatadi. Shu bois, muqarrar nanotexnologik “bum” oldidan so‘nggi yillarda eng muhim ehtiyoj xayriya ta’limidir. Faqat aql-idrok va insonparvar insonlar nanotexnologiyalarni koinot va ularning bu Olamdagi o'rnini tushunish uchun pog'onaga aylantira oladi.

Adabiyotlar ro'yxati

Delphida ob'ektga yo'naltirilgan dasturlash asoslari: Proc. nafaqa / V. V. Kuznetsov, I. V. Abdrashitova; Ed. T. B. Korneeva. - tahrir. 3-chi, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha - Tomsk, 2008. - 120 b.
Kimmel P. Delphida dastur yaratish./P. Kimel - M: Uilyams, 2003. - 114p.
Kobayashi N. Nanotexnologiyaga kirish / N. Kobayashi. - M.: Binom, 2005 - 134s
Chaplygin A. Elektronikada nanotexnologiyalar / A. Chaplygin. - 2005 M.: texnosfera
http:// www.delphi.com
Ko‘rib chiqish:
Taqdimotlarni oldindan ko‘rishdan foydalanish uchun Google hisobini (hisobini) yarating va tizimga kiring:

Y. SVIDINENKO, muhandis-fizik

Nanostrukturalar an'anaviy tranzistorlar o'rnini egallaydi.

"UMKA" ixcham o'quv nanotexnologik moslamasi alohida atom guruhlari bilan manipulyatsiya qilish imkonini beradi.

"UMKA" o'rnatish yordamida DVD sirtini tekshirish mumkin.

Bo‘lajak nanotexnologlar uchun darslik allaqachon chop etilgan.

20-asrning soʻnggi choragida paydo boʻlgan nanotexnologiyalar jadal rivojlanmoqda. Deyarli har oy bir-ikki yil avval mutlaq xayoldek tuyulgan yangi loyihalar haqida xabarlar keladi. Ushbu yo'nalishning kashshofi Erik Drexler tomonidan berilgan ta'rifga ko'ra, nanotexnologiya "oldindan belgilangan atom tuzilishiga ega qurilmalar va moddalarni arzon ishlab chiqarishga yo'naltirilgan kutilayotgan ishlab chiqarish texnologiyasidir". Bu shuni anglatadiki, u atom aniqligi bilan tuzilmalarni olish uchun alohida atomlarda ishlaydi. Bu nanotexnologiyalar va so'l ob'ektlarni boshqaradigan zamonaviy "ommaviy" texnologiyalar o'rtasidagi tub farqdir.

O'quvchiga nano 10 -9 ni bildiruvchi prefiks ekanligini eslatamiz. Sakkiz kislorod atomini bir nanometr uzunlikdagi segmentga joylashtirish mumkin.

Nanoob'ektlar (masalan, metall nanozarrachalar), qoida tariqasida, jismoniy va Kimyoviy xossalari, ular bir xil materialdan kattaroq jismlarning xususiyatlaridan va alohida atomlarning xususiyatlaridan farq qiladi. Aytaylik, hajmi 5-10 nm bo‘lgan oltin zarrachalarining erish nuqtasi hajmi 1 sm 3 bo‘lgan oltin bo‘lagining erish nuqtasidan yuzlab daraja past bo‘ladi.

Nano o'lchov oralig'ida olib borilgan tadqiqotlar fanlar chorrahasida joylashgan bo'lib, ko'pincha materialshunoslik sohasidagi tadqiqotlar biotexnologiya, qattiq jismlar fizikasi va elektronika sohalariga ta'sir qiladi.

Nanotibbiyot sohasidagi dunyoning yetakchi mutaxassisi Robert Freitas shunday dedi: "Kelajak nanomashinalari milliardlab atomlardan iborat bo'lishi kerak, shuning uchun ularni loyihalash va qurish mutaxassislar guruhining sa'y-harakatlarini talab qiladi. Nanorobotning har bir dizayni bir necha kishining birgalikdagi sa'y-harakatlarini talab qiladi. tadqiqot guruhlari.Boeing 777 samolyotini loyihalash va qurishda butun dunyo bo‘ylab ko‘plab jamoalar ishtirok etdi.Bir million (hatto undan ko‘p) ishchi qismlardan iborat bo‘lgan kelajakning nanomiy-tibbiyot roboti dizayn murakkabligi jihatidan samolyotdan oddiy bo‘lmaydi. ."

NANOMAHSULOTLAR BIZNING Atrofimizda

Nano dunyo murakkab va hali ham nisbatan kam o'rganilgan, ammo bizdan bir necha yil oldingidek uzoq emas. Ko'pchiligimiz nanotexnologiyaning qandaydir ko'rinishidan muntazam ravishda foydalanamiz, buni hatto o'zimiz ham sezmay turibmiz. Misol uchun, zamonaviy mikroelektronika endi mikro emas, balki nano: bugungi kunda ishlab chiqarilgan tranzistorlar - barcha chiplarning asosi - 90 nm gacha bo'lgan diapazonda yotadi. Va elektron komponentlarni 60, 45 va 30 nm gacha miniatyura qilish allaqachon rejalashtirilgan.

Bundan tashqari, yaqinda Hewlett-Packard kompaniyasi vakillari e'lon qilganidek, an'anaviy texnologiya yordamida ishlab chiqarilgan tranzistorlar nanostrukturalar bilan almashtiriladi. Bunday elementlardan biri kengligi bir necha nanometr bo'lgan uchta o'tkazgichdir: ulardan ikkitasi parallel, uchinchisi esa ularga to'g'ri burchak ostida joylashgan. Supero'tkazuvchilar tegmaydilar, lekin ko'priklar kabi bir-birining ustiga o'tadilar. Shu bilan birga, nanosimlar materialidan ularga qo'llaniladigan kuchlanish ta'sirida hosil bo'lgan molekulyar zanjirlar yuqori o'tkazgichlardan pastki o'tkazgichlarga tushadi. Ushbu texnologiya yordamida qurilgan sxemalar allaqachon ma'lumotlarni saqlash va mantiqiy operatsiyalarni bajarish, ya'ni tranzistorlarni almashtirish qobiliyatini namoyish etgan.

Yangi texnologiya bilan mikrosxema qismlarining o'lchami 10-15 nanometr chiziqdan sezilarli darajada pasayib, an'anaviy yarimo'tkazgichli tranzistorlar jismoniy ishlay olmaydigan darajada pasayadi. Ehtimol, keyingi o'n yillikning birinchi yarmida seriyali mikrosxemalar (hali an'anaviy, kremniy) paydo bo'ladi, ularda yangi texnologiya yordamida yaratilgan ma'lum miqdordagi nanoelementlar quriladi.

Kodak 2004 yilda Ultima inkjet qog'ozini chiqardi. U to'qqiz qatlamdan iborat. Yuqori qatlam keramik nanozarralardan iborat bo'lib, qog'ozni qalinroq va yorqinroq qiladi. Ichki qatlamlarda 10 nm o'lchamdagi pigment nanozarrachalari mavjud bo'lib, ular bosib chiqarish sifatini yaxshilaydi. Va qoplama tarkibiga kiritilgan polimer nanopartikullari bo'yoqning tez mahkamlanishiga yordam beradi.

AQSh Nanotexnologiya instituti direktori Chad Mirkinning fikricha, "nanotexnologiya barcha materiallarni yangidan tiklaydi. Molekulyar ishlab chiqarish orqali olingan barcha materiallar yangi bo'ladi, chunki insoniyat shu paytgacha nanostrukturalarni ishlab chiqish va ishlab chiqarish imkoniyatiga ega bo'lmagan. Hozir biz faqat sanoatda foydalanamiz. Tabiat bizga nima beradi. Biz yog'ochdan taxtalar, o'tkazuvchan metalldan sim yasaymiz. Nanotexnologik yondashuv shundan iboratki, biz deyarli hamma narsani qayta ishlaymiz. Tabiiy resurslar kelajakdagi sanoatning asosini tashkil etadigan "qurilish bloklari" deb ataladigan narsaga.

Endi biz nanorevolyutsiya boshlanganini ko'ryapmiz: bular yangi kompyuter chiplari va dog' qoldirmaydigan yangi matolar va tibbiy diagnostikada nanozarrachalardan foydalanish (shuningdek, qarang: "Fan va hayot" №, 2005). Hatto kosmetika sanoati ham nanomateriallarga qiziqish bildirmoqda. Ular kosmetikada ilgari mavjud bo'lmagan ko'plab yangi nostandart yo'nalishlarni yaratishi mumkin.

Nano o'lchov oralig'ida deyarli har qanday material o'ziga xos xususiyatlarni namoyish etadi. Masalan, kumush ionlarining antiseptik faolligi ma'lum. Kumush nanozarrachalar eritmasi ancha yuqori faollikka ega. Agar siz ushbu eritma bilan bandajni davolasangiz va uni qo'llang yiringli yara, yallig'lanish o'tib ketadi va yara an'anaviy antiseptiklarga qaraganda tezroq shifo beradi.

Mahalliy “Nanoindustry” konserni eritmalarda va adsorbsiyalangan holatda barqaror kumush nanozarrachalar ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqdi. Olingan dorilar mikroblarga qarshi faollikning keng spektriga ega. Shunday qilib, mavjud mahsulotlarni ishlab chiqaruvchilar tomonidan texnologik jarayonni biroz o'zgartirish bilan mikroblarga qarshi xususiyatlarga ega mahsulotlarning butun majmuasini yaratish mumkin bo'ldi.

Kumush nanozarrachalar an'anaviy materiallarni o'zgartirish va yangi materiallar, qoplamalar, dezinfektsiyalash vositalari va yuvish vositalarini (jumladan, tish va tozalash pastalari, kir yuvish kukunlari, sovunlar) va kosmetika mahsulotlarini yaratish uchun ishlatilishi mumkin. Kumush nanozarrachalar bilan o'zgartirilgan qoplamalar va materiallar (kompozit, to'qimachilik, bo'yoq, uglerod va boshqalar) infektsiyaning tarqalish xavfi yuqori bo'lgan joylarda: transportda, umumiy ovqatlanish korxonalarida, qishloq xo'jaligi va chorvachilik binolarida profilaktika maqsadida mikroblarga qarshi himoya vositalari sifatida ishlatilishi mumkin. , bolalar, sport, tibbiyot muassasalari. Kumush nanozarrachalar suvni tozalash va konditsioner filtrlari, suzish havzalari, dush va boshqa shunga o'xshash jamoat joylarida patogenlarni o'ldirish uchun ishlatilishi mumkin.

Shu kabi mahsulotlar xorijda ham ishlab chiqariladi. Bir kompaniya surunkali yallig'lanish va ochiq yaralarni davolash uchun kumush nanozarrachalar bilan qoplamalar ishlab chiqaradi.

Nanomateryallarning yana bir turi - ulkan quvvatga ega bo'lgan uglerod nanotubalaridir (qarang: "Fan va hayot" № 5, 2002; № 6, 2003). Bular diametri taxminan yarim nanometr va uzunligi bir necha mikrometrgacha bo'lgan o'ziga xos silindrsimon polimer molekulalari. Ular birinchi marta 10 yildan kamroq vaqt oldin kashf etilgan yon mahsulotlar C 60 fulleren sintezi. Shunga qaramay, allaqachon uglerod nanotubalari asosida, elektron qurilmalar nanometr o'lchamlari. Ular yaqin kelajakda turli qurilmalar, jumladan, zamonaviy kompyuterlarning elektron sxemalaridagi ko‘plab elementlarni almashtirishi kutilmoqda.

Biroq, nanotubalar nafaqat elektronikada qo'llaniladi. Burilishni cheklash va ko'proq zarba berish quvvatini ta'minlash uchun uglerod nanotubalari bilan mustahkamlangan tennis raketkalari allaqachon savdoda mavjud. Ular sport velosipedlarining ba'zi qismlarida ham qo'llaniladi.

ROSSIYA NANOTEXNOLOGIYALAR BOZORIDA

"Nanotechnology News Network" mahalliy kompaniyasi yaqinda Rossiyada yana bir yangilik - o'zini o'zi tozalaydigan nanoqoplamlarni taqdim etdi. Avtomobil oynasiga kremniy dioksid nanozarrachalari bo‘lgan maxsus eritma bilan purkash kifoya, axloqsizlik va suv 50 000 km davomida unga yopishib qolmaydi. Stakanda shaffof o'ta yupqa qatlam qoladi, uning ustiga suv shunchaki ushlab turadigan hech narsa yo'q va u axloqsizlik bilan birga aylanadi. Avvalo, osmono‘par binolar egalarini yangilik qiziqtirdi – bu binolarning fasadlarini yuvish uchun katta mablag‘ sarflanmoqda. Seramika, tosh, yog'och va hatto kiyimni qoplash uchun bunday kompozitsiyalar mavjud.

Aytish kerakki, ba'zi rus tashkilotlari allaqachon xalqaro nanotexnologiyalar bozorida muvaffaqiyatli ishlamoqda.

Masalan, "Nanoindustry" konserni turli sohalarda qo'llaniladigan bir qator nanotexnologik mahsulotlarga ega. Bular biotexnologiya va tibbiyot uchun “RVS” reduktor kompozitsiyasi va kumush nanozarrachalari, “LUCH-1,2” sanoat nanotexnologik qurilmasi va “UMKA” o‘quv nanotexnologik qurilmasi.

Aşınishdan himoya qiladigan va deyarli har qanday ishqalanadigan metall yuzalarni tiklay oladigan RVS kompozitsiyasi moslashuvchan nanozarrachalar asosida tayyorlangan. Ushbu vosita metall yuzalarning kuchli ishqalanish joylarida (masalan, ichki yonuv dvigatellarida ishqalanish juftlarida) qalinligi 0,1-1,5 mm bo'lgan modifikatsiyalangan yuqori uglerodli temir silikat himoya qatlamini yaratishga imkon beradi. Bunday kompozitsiyani moy uchun karterga quyish orqali siz uzoq vaqt davomida dvigatelning aşınması muammosini unutishingiz mumkin. Ishlash vaqtida mexanik qismlar ishqalanish bilan isitiladi, bu isitish metall nanozarrachalarning shikastlangan joylarga yopishishiga olib keladi. Haddan tashqari o'sish ko'proq qizib ketishga olib keladi va nanozarrachalar biriktirilish qobiliyatini yo'qotadi. Shunday qilib, ishqalanish birligida muvozanat doimiy ravishda saqlanadi va qismlar amalda eskirmaydi.

Nanotexnologik asbob-uskunalar kompleksi “UMKA” alohida qiziqish uyg'otadi, u ko'rgazmalilik, tadqiqot va tadqiq qilish uchun mo'ljallangan. laboratoriya ishi fizika, kimyo, biologiya, tibbiyot, genetika va boshqa fundamental va amaliy fanlar sohasida atom-molekulyar darajada. Masalan, yaqinda 0,3 mikron o'lchamlari bo'lgan DVD sirt tasviri olingan va bu chegara emas. Pikoamper oqimlari ustida ishlashning noyob texnologiyasi hatto zaif o'tkazuvchan biologik namunalarni metallni dastlabki cho'ktirmasdan skanerlash imkonini beradi (odatda namunaning yuqori qatlami o'tkazuvchan bo'lishi kerak). "UMKA" yuqori harorat barqarorligiga ega, bu atomlarning alohida guruhlari bilan uzoq muddatli manipulyatsiyalarni amalga oshirish imkonini beradi va yuqori skanerlash tezligi, bu tez jarayonlarni kuzatish imkonini beradi.

“UMKA” majmuasining asosiy yo‘nalishi zamonaviy ta’lim-tarbiyadir amaliy usullar nano o'lchamdagi tuzilmalar bilan ishlash. UMKA kompleksiga quyidagilar kiradi: tunnel mikroskopi, tebranishdan himoya qilish tizimi, sinov namunalari to'plami, sarf materiallari va asboblar to'plami. Qurilmalar kichik qutiga sig'adi, xona sharoitida ishlaydi va narxi 8 ming dollardan kam. Tajribalarni oddiy shaxsiy kompyuterdan boshqarish mumkin.

2005 yil yanvar oyida nanotexnologiya mahsulotlarini sotadigan birinchi rus onlayn-do'koni ochildi. Internetdagi do'konning doimiy manzili - www.nanobot.ru

XAVFSIZLIK MASALALARI

Yaqinda Fullerenlar deb ataladigan sharsimon C 60 molekulalari jiddiy kasalliklarga olib kelishi va atrof-muhitga zarar etkazishi mumkinligi aniqlandi. Ikki xil turdagi inson hujayralariga ta'sir qilganda suvda eriydigan fullerenlarning toksikligi Rays va Jorjiya (AQSh) universitetlari tadqiqotchilari tomonidan aniqlangan.

Rays universitetidan kimyo professori Vikki Kolvin va uning hamkasblari fullerenlar suvda eritilganda C 60 kolloidlari hosil bo'lishini aniqladilar, ular inson teri hujayralari va jigar saratoni hujayralariga ta'sir qilganda ularning o'limiga olib keladi. Bunday holda, suvda fullerenlarning konsentratsiyasi juda past edi: 1 milliard suv molekulasiga ~20 C 60 molekula. Shu bilan birga, tadqiqotchilar molekulalarning zaharliligi ularning sirtining o'zgarishiga bog'liqligini ko'rsatdi.

Tadqiqotchilarning fikricha, oddiy C 60 fullerenlarning zaharliligi ularning yuzasi superoksid anionlarini ishlab chiqarishga qodirligi bilan bog'liq. Ushbu radikallar hujayra membranalariga zarar etkazadi va hujayra o'limiga olib keladi.

Kolvin va uning hamkasblari fullerenlarning bunday salbiy xususiyati yaxshilik uchun - saraton o'smalarini davolash uchun ishlatilishi mumkinligini aytdi. Faqat kislorod radikallarini hosil qilish mexanizmini batafsil yoritib berish kerak. Shubhasiz, fullerenlar asosida juda samarali antibakterial preparatlarni yaratish mumkin bo'ladi.

Shu bilan birga, iste'mol mahsulotlarida fullerenlardan foydalanish xavfi olimlar uchun juda real ko'rinadi.

Ko‘rinishidan, shuning uchun ham yaqinda AQShning Oziq-ovqat va dori vositalari xavfsizligi bo‘yicha komissiyasi (FDA) nanotexnologiyalar va nanomateriallar va nanostrukturalardan foydalangan holda ishlab chiqariladigan keng turdagi mahsulotlarni (oziq-ovqat, kosmetika, dori vositalari, apparatlar va veterinariya tibbiyoti) litsenziyalash va tartibga solish zarurligini e’lon qildi.

NANOTEXNOLOGIYALAR DAVLAT YORDAMIDA KERAK

Afsuski, Rossiyada nanotexnologiyalarni rivojlantirish bo'yicha davlat dasturi hali ham mavjud emas. (2005 yilda AQShning nanotexnologiya dasturi, darvoqe, besh yoshga to'ldi.) Hech shubhasiz, nanotexnologiyani rivojlantirish bo'yicha markazlashgan davlat dasturining mavjudligi tadqiqot natijalarini amaliyotga tatbiq etishda katta yordam berar edi. Afsuski, mamlakatimizda nanotexnologiyalar sohasida muvaffaqiyatli ishlanmalar borligini xorijiy manbalardan bilamiz. Misol uchun, yozda AQSh Standartlar Instituti dunyodagi eng kichik atom soati yaratilganini e'lon qildi. Ma'lum bo'lishicha, ularni yaratish ustida Rossiya jamoasi ham ishlagan.

Rossiyada davlat dasturi yo'q, ammo tadqiqotchilar va ishqibozlar bor: o'tgan yili Yoshlar ilmiy jamiyati (YES) o'z mamlakatining kelajagini o'ylaydigan 500 dan ortiq yosh olimlar, aspirantlar va talabalarni birlashtirdi. Nanotexnologiya muammolarini batafsil o'rganish uchun 2004 yil fevral oyida INR asosida ushbu sohadagi yuzlab ochiq dunyo manbalarini kuzatib boradigan va 4500 dan ortiq ma'lumotlarni qayta ishlagan "Nanotechnology News Network (NNN)" tahliliy kompaniyasi tashkil etildi. xorijiy va Rossiya ommaviy axborot vositalarining axborot xabarlari, maqolalar, press-relizlar va ekspert sharhlari. www.mno.ru va www.nanonewsnet.ru veb-saytlari yaratildi, ular bilan Rossiya va MDH davlatlarining 170 mingdan ortiq fuqarolari tanishdi.

YOSHLAR LOYIHALARI TANLOVI

2004 yil aprel oyida "Nanoindustry" konserni bilan birgalikda "Uniastrum Bank" ko'magida mahalliy molekulyar nanotexnologiyalarni yaratish bo'yicha birinchi Butunrossiya yoshlar loyihalari tanlovi muvaffaqiyatli o'tkazildi, bu rus olimlarida katta qiziqish uyg'otdi.

Tanlov g‘oliblari ajoyib ishlanmalarni taqdim etdilar: birinchi o‘rin Rossiya kimyo-texnika universitetining yosh olimlar jamoasiga nasib etdi. D.I.Mendeleev kimyo fanlari nomzodi Galina Popova rahbarligida optik nanosensatorlar, molekulyar elektronika va biomeditsina uchun biomimetik (biomimetika - tabiatda mavjud tuzilmalarni taqlid qilish) materiallarni yaratdi. Ikkinchi o‘rinni Toshkent davlat pedagogika universiteti aspiranti qo‘lga kiritdi. Kasal to'qimalarga dori vositalarini maqsadli yetkazib berish tizimini ishlab chiqqan Nizomiy Marina Fomina va uchinchisi - Tomsklik maktab o'quvchisi Aleksey Xasanov, noyob xususiyatlarga ega nanokeramik materiallarni yaratish texnologiyasi muallifi. G‘oliblarga qimmatbaho sovg‘alar topshirildi.

Bank ko‘magida “Nanotexnologiyalar hamma uchun” ilmiy-ommabop o‘quv qo‘llanmasi ishlab chiqilib, nashrga tayyorlanmoqda va u yetakchi olimlarning yuksak bahosiga sazovor bo‘ldi.

2004 yil dekabr oyida nanotexnologiyalar sohasidagi yetakchi tahliliy agentlikka aylangan NNN 2004 yil dekabr oyida Yoshlar loyihalari bo'yicha Ikkinchi Butunrossiya tanlovi boshlanganini e'lon qildi, uning bosh homiysi yana bir bor Uniastrum Bank natijalardan mamnun bo'ldi. birinchi musobaqadan. Bundan tashqari, uzluksiz quvvat manbalarini ishlab chiqaruvchi xalqaro Powercom kompaniyasi ham bu safar homiy bo'ldi. Tanlovga tayyorgarlik ko‘rish va uni yoritishda “Fan va hayot” jurnali faol ishtirok etadi.

Tanlovdan ko‘zlangan maqsad iqtidorli yoshlarni nanotexnologiyalar rivojiga xorijda emas, balki o‘z davlatida jalb etishdan iborat.

Tanlov g‘olibi UMKA nanotexnologik laboratoriyasiga ega bo‘ladi. Ikkinchi va uchinchi o‘rin egalari zamonaviy noutbuklar bilan taqdirlanadi; eng yaxshi ishtirokchilar “Fan va hayot” jurnaliga bepul obuna bo‘ladi. Sovrin sifatida nanozarrachalar asosidagi transport vositalari uchun taʼmirlash va restavratsiya toʻplamlari, “Universum” jurnaliga obuna va “Nanotexnologiyalar olami” oylik kompakt disklari taqdim etiladi.

Loyihalarning yo‘nalishi nihoyatda xilma-xil: avtomobilsozlik va aviatsiya uchun istiqbolli nanomateriallardan tortib implantlar va neyrotexnologik interfeyslargacha. Tanlovning batafsil materiallari bilan www.nanonewsnet.ru saytida tanishish mumkin.

2004 yil dekabr oyida Fryazino shahrida (Moskva viloyati) nanotexnologiyalarni sanoatda qo'llashga bag'ishlangan birinchi konferentsiya bo'lib o'tdi, unda olimlar ishlab chiqarishga joriy etishga tayyor bo'lgan o'nlab ishlanmalarni taqdim etdilar. Ular orasida nanotubalar asosidagi yangi materiallar, o‘ta kuchli qoplamalar, ishqalanishga qarshi birikmalar, egiluvchan elektronika uchun o‘tkazuvchan polimerlar, o‘ta sig‘imli kondensatorlar va boshqalar bor.

Rossiyada nanotexnologiya jadal rivojlanmoqda. Ammo, agar tadqiqot davlat yoki keng qamrovli federal dastur tomonidan muvofiqlashtirilmasa, yaxshiroq tomoni Katta ehtimol bilan hech narsa o'zgarmaydi. Bo‘lajak nanotexnologlar uchun darslik allaqachon chop etilgan.

Tasavvur qiling: siz mikroskopik robotlar bilan to'ldirilgan stakan suv ichasiz. Ularning o'lchamlari shunchalik kichikki, ularni ko'rish mumkin emas. Biroq, siz ularni ichganingizdan so'ng, ular tanangizda ishlay boshlaydi, yaralarni davolaydi va kerak bo'lganda, bir turdagi "yamalar" qo'llaniladi. Nanometr - metrning milliondan bir qismi. Bu nanotexnologiya faoliyat ko'rsatadigan miqyosdir. Ularning faoliyati faqat tibbiyot sohasi bilan cheklanib qolmaydi, aksincha, yuqori texnologiyalar sohasiga kirib boradi, ammo nanotexnologiyalarni rivojlantirish ham moliyaviy, ham intellektual jihatdan juda qimmatga tushadi.

Ehtimol, har birimiz bolaligimizda orzu qilganmiz. Xo'sh, bolalikdagi orzularini eslab, tadqiqotchilar xameleyon kabi rangini o'zgartira oladigan haqiqiy sun'iy terini ishlab chiqdilar. Olimlarning fikricha, bunday ixtirodan kamuflyajda va keng ko‘lamli dinamik displeylarni ishlab chiqishda foydalanish mumkin. Bunday yangiliklar vaqti-vaqti bilan matbuotda paydo bo'ladi. Bu safar haqiqatdan ham boshqacharoqmi?

Uning atrofidagi shov-shuvlarga, uning barcha xususiyatlariga va olimlarning va'dalariga qaramay, siz ushbu material hali ham keng qo'llanilmaganiga hayron bo'lishingiz mumkin. Ma'lum bo'lishicha, bu ajablanarli emas. Xalqaro olimlar jamoasi butun dunyo bo‘ylab 60 ta kompaniya tomonidan ishlab chiqarilgan grafen namunalarini tahlil qilib, ularning barchasi aslida uglerod asosidagi ultra yupqa materialni ishlab chiqarish va sotish bilan shug‘ullanadi, degan xulosaga keldi. Nobel mukofotini oldi, lekin oddiy axlatdan, Ular ham o'ta qimmat narxlarda sotadilar.

Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi

Munitsipal ta'lim muassasasi

o'rta maktab - 1-sonli maktab-internati (to'liq)

Tomskdagi umumiy ta'lim

ESSE

ushbu mavzu bo'yicha: Zamonaviy dunyoda nanotexnologiya

Amalga oshirilgan: 8A sinf o'quvchisi

Sakhnenko Mariya

Nazoratchi: Paxorukova D.P.

Fizika o'qituvchisi

Tomsk 2010 yil

KIRISH

Hozirgi vaqtda nanotexnologiya nima ekanligini kam odam biladi, garchi kelajak bu fan ortida turgan bo'lsa-da. Faoliyatimning asosiy maqsadi nanotexnologiya bilan tanishishdir. Shuningdek, men ushbu fanning turli sohalarda qo'llanilishini va nanotexnologiya odamlar uchun xavfli bo'lishi mumkinligini aniqlamoqchiman.

1. ZAMONAVIY DUNYODA NANOTEXNOLOGIYALAR

1.1.Nanotexnologiyaning paydo bo'lish tarixi

Nanotexnologiyaning bobosini yunon faylasufi Demokrit deb hisoblash mumkin. U birinchi marta moddaning eng kichik zarrasini tasvirlash uchun "atom" so'zini ishlatgan. Yigirma asrdan ko'proq vaqt davomida odamlar ushbu zarrachaning tuzilishi siriga kirishga harakat qilishdi. Fiziklarning ko'p avlodlari uchun bu chidab bo'lmas vazifani hal qilish 20-asrning birinchi yarmida nemis fiziklari Maks Noll va Ernst Ruska tomonidan birinchi marta nanoob'ektlarni o'rganish imkonini bergan elektron mikroskop yaratilishidan keyin mumkin bo'ldi.

Ko'pgina manbalar, birinchi navbatda, ingliz tilida, keyinchalik nanotexnologiya deb ataladigan usullarning birinchi eslatmasini Richard Feynmanning 1959 yilda Kaliforniya Texnologiya Institutida yillik yig'ilishda qilgan mashhur "Tuyida Roo ko'p" nutqi bilan bog'laydi. Amerika jismoniy jamiyati. Richard Feynman tegishli o'lchamdagi manipulyator yordamida bitta atomlarni mexanik ravishda harakatlantirish mumkinligini, hech bo'lmaganda bunday jarayon bugungi kunda ma'lum bo'lgan fizik qonunlarga zid bo'lmasligini taklif qildi.

U ushbu manipulyatorni quyidagi tarzda qilishni taklif qildi. O'z nusxasini yaratadigan mexanizmni yaratish kerak, faqat kichikroq tartib. Yaratilgan kichikroq mexanizm yana o'z nusxasini yaratishi kerak, yana kichikroq kattalik tartibini va mexanizmning o'lchamlari bitta atom tartibining o'lchamlariga mos kelguncha davom etishi kerak. Shu bilan birga, ushbu mexanizmning tuzilishiga o'zgartirishlar kiritish kerak bo'ladi, chunki makrokosmosda harakat qiluvchi tortishish kuchlari kamroq va kamroq ta'sir qiladi va molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari mexanizmning ishlashiga tobora ko'proq ta'sir qiladi. Oxirgi bosqich - hosil bo'lgan mexanizm uning nusxasini alohida atomlardan yig'adi. Aslida, bunday nusxalar soni cheksizdir, qisqa vaqt ichida bunday mashinalarning o'zboshimchalik sonini yaratish mumkin bo'ladi. Ushbu mashinalar xuddi shu tarzda, atomma-atom yig'ish orqali makro narsalarni yig'ish imkoniyatiga ega bo'ladi. Bu narsalarni katta hajmdagi arzonlashtiradi - bunday robotlarga (nanorobotlarga) faqat kerakli miqdordagi molekulalar va energiya berilishi va kerakli narsalarni yig'ish dasturini yozish kerak bo'ladi. Hozirgacha hech kim bu imkoniyatni inkor eta olmadi, lekin hali hech kim bunday mexanizmlarni yarata olmadi. Bunday robotning asosiy kamchiligi bitta atomdan mexanizm yaratishning mumkin emasligidir.

R. Feynman o'zi taklif qilgan manipulyatorni quyidagicha ta'riflagan:

haqida o'ylayman elektr bilan boshqariladigan tizimni yaratish , bu operatorning "qo'llari" ning to'rt barobarga qisqartirilgan nusxalari ko'rinishida odatiy usulda tayyorlangan "xizmat ko'rsatuvchi robotlar" dan foydalanadi. Bunday mikromexanizmlar kichraytirilgan miqyosdagi operatsiyalarni osonlikcha bajarishi mumkin bo'ladi. Men servo motorlar va kichik "qo'llar" bilan jihozlangan mitti robotlar haqida gapirayapman, ular bir xil darajada kichik murvat va gaykalarni burish, juda kichik teshiklarni burg'ulash va hokazo. Qisqasi, ular barcha ishlarni 1:4 masshtabda bajarishga qodir bo'ladi. Buni amalga oshirish uchun, albatta, siz birinchi navbatda odatiy o'lchamning to'rtdan birida kerakli mexanizmlar, asboblar va manipulyator qo'llarini qilishingiz kerak (aslida, bu barcha aloqa yuzalarini 16 barobarga qisqartirishni anglatishi aniq). Oxirgi bosqichda ushbu qurilmalar servomotorlar bilan jihozlanadi (quvvati 16 martaga kamayadi) va an'anaviy elektr boshqaruv tizimiga ulanadi. Shundan so'ng, 16 marta qisqartirilgan manipulyator qo'llaridan foydalanish mumkin bo'ladi! Bunday mikrorobotlarning, shuningdek, mikromashinalarning ko'lami juda keng bo'lishi mumkin - jarrohlik operatsiyalaridan tortib, radioaktiv materiallarni tashish va qayta ishlashgacha. Umid qilamanki, taklif etilayotgan dastur tamoyili, shuningdek, u bilan bog‘liq kutilmagan muammolar va yorqin imkoniyatlar aniq. Bundan tashqari, miqyosni yanada sezilarli darajada qisqartirish imkoniyati haqida o'ylash mumkin, bu, albatta, keyingi tarkibiy o'zgarishlar va o'zgartirishlarni talab qiladi (aytmoqchi, ma'lum bir bosqichda "qo'llardan" voz kechish kerak bo'lishi mumkin. odatiy shakl), lekin yangi, ancha ilg'or qurilmalarni ishlab chiqarish imkonini beradi. Ushbu jarayonni davom ettirishga va xohlagancha ko'plab mayda mashinalarni yaratishga hech narsa to'sqinlik qilmaydi, chunki mashinalarni joylashtirish yoki ularning moddiy iste'moli bilan bog'liq hech qanday cheklovlar yo'q. Ularning hajmi har doim prototip hajmidan ancha past bo'ladi. Hisoblash oson, 1 million dastgohning umumiy hajmi 4000 baravarga (va, demak, ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan materiallarning massasi) an'anaviy dastgoh hajmi va massasining 2% dan kamrog'ini tashkil qiladi. normal o'lchamda. Bu darhol materiallarning narxi muammosini bartaraf etishi aniq. Aslida, millionlab bir xil miniatyura fabrikalarini tashkil qilish mumkin, ularda mayda mashinalar doimiy ravishda teshiklar, shtamp qismlar va boshqalarni burg'ilaydi. Hayotda duch keladigan hamma narsa keng ko'lamli omillarga bog'liq. Bundan tashqari, molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlari (van der Vaals kuchlari deb ataladigan) ta'sirida materiallarning "yopishishi" muammosi ham mavjud, bu makroskopik shkalalar uchun odatiy bo'lmagan ta'sirlarga olib kelishi mumkin. Misol uchun, gayka bo'shatilganda murvatdan ajralmaydi va ba'zi hollarda sirtga mahkam "yopishadi" va hokazo. Mikroskopik mexanizmlarni loyihalash va qurishda ushbu turdagi bir nechta jismoniy muammolarni yodda tutish kerak.

1.2. Nanotexnologiya nima

Yaqinda paydo bo'lgan nanotexnologiyalar sohaga tobora ko'proq kirib bormoqda ilmiy tadqiqot va u erdan bizning kundalik hayotimizga. Olimlarning ishlanmalari mikrokosmos ob'ektlari, atomlar, molekulalar, molekulyar zanjirlar bilan tobora ko'proq shug'ullanmoqda. Sun'iy ravishda yaratilgan nano-ob'ektlar doimiy ravishda tadqiqotchilarni o'z xususiyatlari bilan hayratda qoldiradi va ularni qo'llash uchun eng kutilmagan istiqbollarni va'da qiladi.

Nanotexnologik tadqiqotlarda asosiy o'lchov birligi nanometr - metrning milliarddan bir qismidir. Molekulalar va viruslar bunday birliklarda o'lchanadi va endi yangi avlod kompyuter chiplari elementlari. Makroo'zaro ta'sirlarni aniqlaydigan barcha asosiy jismoniy jarayonlar nano miqyosda sodir bo'ladi.

Tabiatning o'zi odamni nano-ob'ektlarni yaratish g'oyasiga undaydi. Har qanday bakteriya, aslida, nanomachinlardan tashkil topgan organizmdir: DNK va RNK ma'lumotlarni nusxalaydi va uzatadi, ribosomalar aminokislotalardan oqsillarni hosil qiladi, mitoxondriyalar energiya ishlab chiqaradi. Shubhasiz, fan rivojining hozirgi bosqichida bu hodisalarni nusxalash va takomillashtirish olimlarning boshiga tushadi.

MKU "Bashqirdiston Respublikasi Miyakinskiy tumani munitsipal okrugi ma'muriyatining ta'lim bo'limi"

Boshqirdiston Respublikasi maktab o'quvchilari kichik fanlar akademiyasi doirasidagi ilmiy-tadqiqot ishlari tanlovi»

Mavzu: “Nanotexnologiya – kelajak ramzi”

Nomzod: "Fizika, fan va texnologiya»

Bajarildi :

Latipov Almaz Zabirovich

8-sinf o'quvchisi

Nazoratchi :

Mirgalieva Aliya Olegovna

matematika va fizika o'qituvchisi

Anasevo bilan MOBU o'rta maktab

Kirish…………………………………………………………………..
1. Nanotexnologiya nima………….…………………………….
2. Kundalik hayotda nanotexnologiyalar……………………………………………….
3. Nyuton bo‘lmagan suyuqlik………………………………………
Xulosa……………………………………………………………..
Adabiyotlar ro'yxati……………………………..................................... ....

Kirish

So'nggi paytlarda "nanotexnologiya" so'zini tez-tez eshitishingiz mumkin. Agar biror olimdan bu nima va nanotexnologiyalar nima uchun kerak, deb so‘rasangiz, javob qisqa bo‘ladi: “Nanotexnologiyalar materiyaning odatiy xususiyatlarini o‘zgartiradi. Ular dunyoni o‘zgartirib, uni yaxshiroq joyga aylantiradi”.

Olimlarning ta'kidlashicha, nanotexnologiyalar faoliyatning ko'plab sohalarida qo'llanilishini topadi: sanoatda, energetikada, kosmik tadqiqotlarda, tibbiyotda va boshqa ko'plab sohalarda. Masalan, inson tanasining istalgan hujayrasiga kirib borishga qodir mitti nanorobotlar ayrim kasalliklarni tezda davolash va hatto eng tajribali jarroh ham qila olmaydigan operatsiyalarni bajarishga qodir bo'ladi.

Nanotexnologiya tufayli "aqlli uylar" paydo bo'ladi. Ularda odam deyarli zerikarli uy yumushlari bilan shug'ullanmaydi. Bu mas'uliyatni "aqlli narsalar" va "aqlli chang" o'z zimmasiga oladi. Luda kir bo'lmaydigan kiyimlarni kiyadi, bundan tashqari, ular egasiga, masalan, kechki ovqat yoki dush qabul qilish vaqti keldi, deb xabar beradi.

Nanotexnologiya kompyuterlarni ixtiro qilishga imkon beradi va Mobil telefonlar, uni ro'molcha kabi yig'ib, cho'ntagingizda olib yurish mumkin.

Bir so'z bilan aytganda, nanotexnologlar haqiqatan ham inson hayotini sezilarli darajada o'zgartirish niyatida.

Shunday qilib, men tadqiqot mavzusini tuzdim

“Nanotexnologiya – kelajak ramzi”. Meni bu mavzu qiziqtirdi, chunki kelajakda biz nanotexnologiyalar bilan yashaymiz va ishlaymiz va bugun biz bu haqda juda kam narsa bilamiz. Bugungi kunda bu eng dolzarb muammo, deb hisoblayman, chunki u bizning kelajagimizga qaratilgan. Men esa kelajak texnologiyalarini o‘rganish va tadqiq qilishni bugundan boshlashga qaror qildim.

Ishning dolzarbligi: Fizika fani 7-sinfdan boshlangan. Bu mavzu men uchun shunchalik qiziq bo'ldiki, men uni chuqurroq o'rganishga qaror qildim. Agar Nyuton bo'lmagan suyuqlikning xususiyatlarini o'rganib chiqqandan so'ng, men sinfdoshlarimga ular haqida aytib bera olsam, bu nafaqat ularning fanga bo'lgan qiziqishini oshiradi, balki boshqa mavzularni mustaqil o'rganish istagini ham keltirib chiqarishi mumkin. mumkin bo'lgan tajribalar.

Maqsad:

1. “Nanotexnologiya” tushunchasining mohiyatini tushunish, nanofanning mohiyatini ochib berish.

2. Inson nanofanning ulkan salohiyatini qanday amalga oshirishini tushuning Kundalik hayot, uning istiqbollari va kelajagi.

3. Nyuton bo'lmagan suyuqlik nima ekanligini va qanday g'ayrioddiy xususiyatlarga ega ekanligini o'rganish.

Tadqiqot maqsadlari:

“Nanotexnologiya” atamasining ma’nosini bilib oling.
Nanotexnologiyalardan kundalik hayotda foydalanishga misollar toping.
Suyuqliklarning noodatiy xususiyatlari haqida bilib oling.
Uy sharoitida Nyuton bo'lmagan suyuqlikni yasash mumkinligini isbotlang.
Nyuton bo'lmagan suyuqlikning g'ayrioddiy xususiyatlarini ko'rsatadigan tajribalar o'tkazing.
Bunday suyuqliklarning xususiyatlarini qayerda ishlatishingiz mumkinligini taklif qiling.
Tengdoshlarga Nyuton bo'lmagan suyuqlik va uning xususiyatlari haqida gapirib bering.

Gipoteza: Nanotexnologiyalarni o'rganish orqali biz ularning qo'llanilish doirasini tobora kengaytirmoqdamiz - tibbiyotdan tortib kosmik tadqiqotlargacha.

O'rganish ob'ekti: Nyuton bo'lmagan suyuqlik

O'rganish mavzusi: Nyuton bo'lmagan suyuqlikning xususiyatlari.

Tadqiqot usullari: mavzu bo'yicha material to'plash, uni tahlil qilish va qayta ishlash, ishni loyihalash, taqdimot yaratish.

Loyiha mahsulotining chiqishi: taqdimot

Nanotexnologiya nima

Nanotexnologiya nima? Va qanday qilib ular narsalarning xususiyatlarini o'zgartirishga imkon beradi?

"Nanotexnologiya" so'zi ikki so'zdan iborat - "nano" va "texnologiya".

"Nano" yunoncha so'z bo'lib, biror narsaning milliarddan birini, masalan, metrni anglatadi. Bir atomning o'lchami nanometrdan bir oz kichikroq. Oddiy no'xat globusdan kichikroq bo'lgani kabi, nanometr ham bir metrdan juda kichikdir. Agar odamning bo'yi bir nanometr bo'lsa, unda qog'oz varag'ining qalinligi odamga Moskvadan Tula shahrigacha bo'lgan masofaga teng, ya'ni 170 kilometrga teng bo'lib tuyuladi!

"Texnologiya" so'zi mavjud materiallardan inson uchun zarur bo'lgan narsani yaratishni anglatadi.

Nanotexnologiya esa maxsus qurilmalar yordamida atomlar va atomlar guruhlaridan (ular nanozarrachalar deb ataladi) insonga kerakli narsalarni yaratishdir.

Nanozarrachalarni olishning ikki yo'li mavjud.

Birinchi, oddiyroq usul yuqoridan pastga. Boshlang'ich material zarracha nanometrli bo'lgunga qadar turli usullar bilan maydalanadi.

Ikkinchisi - "pastdan yuqoriga" alohida atomlarni birlashtirish orqali nanozarrachalarni olish. Bu yanada murakkab yo'l, ammo uning ortida olimlar nanotexnologiyalarning kelajagini ko'rishadi. Nanozarrachalarni shu tarzda olish konstruktor bilan ishlashni eslatadi. Faqat atomlar va molekulalar qismlar sifatida ishlatiladi, ulardan olimlar yangi nanomateriallar va nanoqurilmalar yaratadilar.

Nanotexnologiyaning birinchi qo'llanilishiga misol qilib, keyinchalik mashhur Kodak kompaniyasiga asos solgan Jorj Eastman tomonidan 1883 yilda fotografik plyonka ixtirosini keltirish mumkin.

Hozirgi vaqtda nanotexnologiyalar Rossiya ilm-fanini rivojlantirishning ustuvor yo'nalishlaridan biri hisoblanadi.

Kundalik hayotda nanotexnologiya

Hozirgi vaqtda nanotexnologiyalar inson hayotining turli sohalarida qo'llanilmoqda. Ushbu global texnologiya qo'llaniladigan barcha sohalarni sanab o'tish deyarli mumkin emas. Biz ulardan faqat bir nechtasini nomlashimiz mumkin.

Ma'lum bo'lishicha, nanotexnologiyalar kundalik hayotda tez-tez uchraydi, ular hamma joyda mavjud, biz bu haqda bilmaymiz.

Biz hammamiz sovunni ishlatamiz, ularsiz shaxsiy gigienani endi tasavvur qila olmaymiz. Hech kim sovun nanotexnologiya mahsuloti ekanligini taxmin qilmaydi, lekin eng oddiylaridan biri. Sovun tarkibida misellar, kichik nanozarrachalar mavjud bo'lib, ular boshqa mashhur kosmetika mahsulotlarini ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi. Nanotexnologiya quyosh va shokolad tanini sevuvchilarga ham yordam beradi. Quyoshdan himoya qiluvchi vositalar va losonlar terini vitaminlar bilan to'yingan va zararli ta'sirlardan himoya qiluvchi zarralardan iborat.

Nanotexnologiya modaning rivojlanishida muhim rol o'ynadi. Chang'i kurtkalari eng yangi texnologiyalar yordamida ishlab chiqariladi. Ular issiqlikni juda yaxshi ushlab turadilar, shamolga yo'l qo'ymaydilar va nam bo'lmaydilar. Nanozarrachalar burishmaydigan, ifloslanish va yomon ob-havoga chidamli boshqa sport kiyimlarini yaratishda ham qo‘llaniladi.

Tennisda nanotexnologiya muhim va asosiy rollardan birini o'ynadi. Nanozarrachalar tennis raketkalari va to'plarida uchraydi. Ularga rahmat, ular ancha engillashdi, to'plar yanada tebranish va tezroq. Nanotexnologiya sanitariya-texnik vositalarni ishlab chiqish va ishlab chiqarishda mashhur bo'ldi. Nanozarrachalar uzoq vaqt davomida o'zining sotiladigan yaltiroq ko'rinishini saqlaydigan va tozalash juda oson bo'lgan maxsus qoplama yaratish imkonini beradi.

Biz kompyuterlar va Internet bilan ishlashda nanotexnologiya bizga kundalik hayotda yordam berishiga shubha qilmaymiz ham. Nanozarrachalar qattiq disklarning xotira parametrlarini oshirish uchun ishlatiladi. Ishlanmalar tufayli noutbuklar, netbuklar, iPhone, smartfonlar va boshqa ko'plab zamonaviy gadjetlar paydo bo'ldi. Bizning mashinalarimiz nanozarrachalarning rivojlanishidan ham katta foyda oldi. Ishlab chiqaruvchilar ular bilan qismning sirtini qoplaydi va ular ancha uzoq davom etadi. Bundan tashqari, ba'zi transport vositalari mavjud

Biz tutqichdagi kesikni yopish uchun ishlatadigan lenta bo'lagi yarani tezroq bitishiga yordam beradigan nano-qatlam kumushga ega. Buning sababi shundaki, kumush antibakterial xususiyatlarga ega bo'lib, ular nanozarrachalar tomonidan ta'minlangan sirt maydoni bilan yaxshiroq ishlaydi.

Har bir inson hayotida nanotexnologiyaning ahamiyati juda katta. Hayot qanchalik qulay bo'lsa, olimlar bu juda kichik zarralar haqida shunchalik ko'p ma'lumotga ega bo'lishdi.

Nyuton bo'lmagan suyuqlik

Nyuton suyuqligi suv, moy va katta qism kundalik foydalanishda bizga tanish bo'lgan suyuq moddalar, ya'ni ular bilan nima qilsangiz ham, ularning yig'ilish holatini saqlaydigan moddalar.

Nyuton bo'lmagan suyuqliklar suyuqliklar deb ataladi, ularning oqimi Nyuton qonuniga bo'ysunmaydi.

XVII asr oxiridayoq buyuk fizik Nyuton eshkak eshish sekin eshkak eshishdan ko'ra tez eshkak eshish qiyinroq ekanligini payqagan edi. Va keyin u suyuqlikning yopishqoqligi unga ta'sir qilish kuchiga mutanosib ravishda ortib borayotgan qonunni ishlab chiqdi.

Eng oddiy illyustratsion uy misoli kraxmalning oz miqdordagi suv bilan aralashmasidir. Suyuqlikda to'xtatilgan bog'lovchi makromolekulaga tashqi ta'sir qanchalik tez bo'lsa, uning yopishqoqligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Gidravlika nuqtai nazaridan anomal bo'lgan bunday suyuqliklar juda ko'p. Ular neft, kimyo, qayta ishlash, harbiy va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi. Nyuton bo'lmagan suyuqliklarga burg'ulash suyuqliklari, kanalizatsiya loylari, moyli bo'yoqlar, tish pastasi, qon, suyuq sovun va boshqalar kiradi.

Nyuton bo'lmagan suyuqlikning xossalari harbiy sanoatda molekulyar tana zirhlari, aqlli plastilin "handgam", shuningdek, qishki sport turlari uchun uskunalar, iPhone korpuslarini ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.

Eritma tayyorlash.

Pishirish uchun bizga kraxmal (kartoshka, makkajo'xori - har qanday) va suv kerak. Proportion kraxmalning sifatiga bog'liq va odatda suv foydasiga 1: 1 va 1: 3 oralig'ida bo'ladi. Aralashtirish natijasida biz qiziqarli xususiyatlarga ega bo'lgan jele kabi narsalarni olamiz. (1-ilova)

Nyuton bo'lmagan suyuqlikni o'rganish.

Suyuqlik oqimi tezligining o'zgarishi.

Tajriba raqami 1. Shunday qilib, agar qo'l asta-sekin aralashmasi bilan idishga kiritilsa, natija xuddi qo'limizni suvga qo'ygandek bir xil bo'ladi. Ammo agar siz yaxshilab chayqalsangiz va bu aralashmani urib qo'ysangiz, qo'l xuddi qattiq moddaga o'xshab sakrab tushadi.

Tajriba raqami 2. Agar bunday aralashma etarli balandlikdan quyilsa, u holda jetning yuqori qismida suyuqlik kabi oqadi. Va pastki qismida - qattiq kabi bo'laklarda to'planish.

Tajriba raqami 3. Bundan tashqari, siz qo'lingizni suyuqlikka solib, barmoqlaringizni keskin siqib qo'yishingiz mumkin. Barmoqlar orasida qanday qattiq qatlam paydo bo'lganini his qilishingiz mumkin.

Tajriba raqami 4. Yoki boshqa tajriba - qo'lingizni ushbu "jele" ga qo'ying va uni keskin ravishda tortib olishga harakat qiling. Qo'ldan keyin idish ko'tarilishi ehtimoli katta.

Tajriba raqami 5. Suyuqlikka tezda ta'sir qilganingizda, uni suvdan to'p kabi aylantiring, shunda u Nyutonga xos bo'lmagan suyuqlik tufayli paydo bo'ladi. (1-ilovaga qarang)

Bu tajribalar natijalariga asoslanib, quyidagi xulosaga kelish mumkin, agar ularga keskin, kuchli, tez ta'sir ko'rsatilsa - ular qattiq jismlarga yaqin xossalarni namoyon qiladi va sekin ta'sir qilganda u suyuqlikka aylanadi.

Nyuton bo'lmagan suyuqlikning xususiyatlariga asoslanib, men uni ishlatishning bir necha usullarini taklif qilmoqchiman.

1. Sinishi mumkin bo'lgan shisha buyumlarni (shisha, idish-tovoq, Rojdestvo bezaklari va boshqalar) tashish va saqlash uchun idishlar ishlab chiqarish.

2. Sportchilar uchun himoya vositalarini (tizzalar, tirsaklar, dubulg'alar va boshqalar) ishlab chiqarishda, shuningdek, yosh bolalarni yurishga o'rgatishda Nyuton bo'lmagan suyuqlikdan foydalanish.

Nyuton bo'lmagan suyuqlik muhim kamchilikka ega: suyuqlik undan suv bug'langanda o'z xususiyatlarini yo'qotadi. Men tadqiqot o'tkazdim, natijada xususiyatlar atrof-muhit haroratiga qarab 2-5 kun davomida saqlanishini aniqladim.

Atrof-muhit harorati	Mulklar saqlanadigan kunlar soni

Xulosa: atrof-muhit harorati qanchalik past bo'lsa, suv shunchalik sekin bug'lanadi va Nyuton bo'lmagan suyuqlikning xususiyatlari shunchalik uzoq davom etadi.

Xulosa 1. Nanotexnologiya kelajak timsoli, eng muhim soha bo'lib, usiz sivilizatsiyaning keyingi rivojlanishini tasavvur qilib bo'lmaydi. 2. Kundalik hayotda nanotexnologiya mahsulotlaridan foydalanish inson hayoti sifatini yaxshilaydi. 3. Nanotexnologiya – kelajagimiz. Barcha davlatlar ushbu fan sohasini rivojlantirishi kerak. 4. Nanotexnologiyalarni o'rganish bizga kelajakda yana ko'plab ilmiy g'alabalarni olib keladi.

5. Tajriba natijalari asosida quyidagi xulosalar chiqarish mumkin:

Agar biz Nyuton bo'lmagan suyuqlikka tezda aralashsak, qarshilik seziladi va agar biz uni sekinlashtirsak, unda yo'q. Tez harakatlanayotganda, bunday suyuqlik o'zini tutadi qattiq;

Atrof-muhit harorati qanchalik past bo'lsa, suv sekinroq bug'lanadi va Nyuton bo'lmagan suyuqlikning xususiyatlari shunchalik uzoq davom etadi.

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

http:// mashhur. rusnano. com

http:// www. rusnano. com

http:// www. uz. vikipediya. org

http:// nanoru. uz

http:// www. nanometr. uz

http:// www. nanotexnologiya. uz

http://www.rusnanonet.ru/nns/67171/info/

http://izvmor.ru/

http://cnnrm.ru/

1-ilova