Нанотехнология негіздерін оқытудың маңызы

Бұл мақалада нанотехнологияның маңызы, оның даму бағыттары және қолдану салалары жайлы айтылған. Сонымен қатар, нанотехнологияның міндеттері, нанотехнологияның дамуына үлес қосқан елдер мен нанотехнологияның өнеркәсіпке тигізетін әсері жайлы мәселелер қарастырылған.

Түйінді сөздер: нанотехнология, технология, наноэлектроника, нанокристал, биомеханика, геномика, биоинформатика.

В данной статье рассматриваются важность нанотехнологии, направления ее развития и области применения. А так же, рассматриваются страны, которые внесли свой вклад в развитие нанотехнологий и влияние нанотехнлогий на промышленность.

Ключевые слова: нанотехнология, технология, наноэлектроника, нанокристал, биомеханика, геномика, биоинформатика.

XX ғасыр соңы мен XXI ғасыр басында пәндераралық дүниежүзілік ғылым мен техника саласында пайда болған жаңа ғылыми бағыт ол нанотехнология, заттарға түрлі атомдық манипуляция әдісін қолдану барысында оның қасиетін бүтіндей өзгертіп жаңа материалдар алу арқылы, сол кіші бөлшегін терең үйренуге бағытталған.

Жаңа ғылыми бағыт түсінігі екі сөздің құрамынан келіп шығады: жалпыға түсінікті «технология» мен «нано» қосындысы ортасынан пайда болып, ұзындық өлшем бірлігінің кішіреюімен байланысты 10–⁹ (миллиард есе), яғни 1 нанометр=1нм=10–⁹м аралығы 0,1–100 нм ұзындықтағы бөлшектерден алатын ақпаратты анықтаумен байланысты. Нанотехнология әдісінде заттардың мөлшері 1–100 нм бөлігіндей кішкентай бөлшектермен ісінеді. Бір нанометр метрдің миллиардтай бөлігі (1 нм — 10–9 м). Осындай өлшемді заттарды табиғатта кездеспейтін абсолютты жаңа қасиеттер, энергияның, массаның, зарядтың дұрыс таралуына байланысты пайда болады екен деген болжам бар.

Осыған байланысты нано біздің болжамымыз бойынша үш бағытта дамығаны байқалады:

– молекула көлеміндей наномашина, робот немесе механизм жасау;

– атомдардан және молекулалардан тұтынулық қажеттілікке бұйымдар дайындау. Осындай бағытта наноэлектроникаға, нанобиотехнология, молекулалы электроникаға, наноэлектромеханика, наноэнергетикаға, оптоэлектроникаға жаңа функционалды конструкциалды наноматериалдар, компьютерлі технологияға, экологияға, аэронавтикаға және басқада адамзат өміріне қажетті материалдар алу процесіне арналған [1, 4б].

«Нанотехнология» терминін қолданысқа алғаш рет 1974 жылы жапон физигі Норио Танигути енгізген. Нанотехнологиямен айналысатын ғалымдардың бүгінде айқындап алған міндеттеріне:

– біріншіден, атомдарды өз қалауымызша орналастырып, ерекше қасиетке ие материалдар жасау;

– екіншіден, көлемдері белгілі, белсенді атомдар мен молекулалардан тұратын электрондық сызбанұсқалар өндірісін ұйымдастыру;

– үшіншіден, көлемі молекулаға тең механизмдер мен роботтар жасау.

Нанотехнология деген сөзді өзіміздің қазақ тілінде түсіндіретін болсақ, «кішкентай өлшемді технология» дегенді білдіреді. Бұл жерде «нано» сөзі миллиардтың бір бөлшегі деген ұғымды білдіріп, басқа физикалық қасиеттерге ие болады. Міне осы заңдылық арқылы, яғни материяның бір күйден екіншісіне өту кезіндегі өзгерістер арқылы өмірге, бұрын ешкімге белгісіз басқа жаңа технология еніп жатыр [2].

Бүгінгі таңда дүниежүзі бойынша 50 елде нанотехнология әдісімен айналысуда. Нанотехнология әдісіне және оның дамуына дүниежүзі бойынша 2003 жылы 7,5 млрд. американың доллары жұмсалса, 2004 жылы оның көлемі 8,6 млрд. долларға жетті. Бүгінгі күні оның мөлшері триллион доллардан асты. Наноэлектроника саласына 100–150 млрд. доллар 2010 жылы бөлінді. 1980–2004 жылдар аралығында нанотехнология саласынан алынған патенттер саны 88546-ға жетті. Солардың 64 % Америка Құрама Штатына тиесілі.

АҚШ және Жапония нанотехнологияны өркендету үстінде, әсіресе ақпараттық технология мен биология саласында дүниежүзінде көшбасшы рөлін АҚШ иеленсе, микро, яғни, нанотехнологияның басқа саласында Жапония айтарлықтай жетістіктерге жеткен [3].

Жапонияда шығатын нанотехнологиялық өнеркәсіп өнімдері, ақпараттық технологияда, өзінің бәсекелестік қабілеттілігін сақтауда және ғылыми-техникалық стратегиясын өз қалпында ұстауға артықшылықпен ерекше көңіл бөлуде. Кэйдандрон сарапшысының қорытындысына қарағанда, АҚШ және басқа мемлекеттердегі нанотехнологиялық зерттеулермен салыстырғанда, тым ілгері кетті деген болжам айтылған.

– өте төзімді нанокристалды және аморфты материалдар алу;

– отқа төзімді полимерлер негізінде нанокомпозиттер синтездеу;

– наноэлектроникаға, нанопоктоникаға, жартылай өткізгішті транзистерлер, лазерлерге, фотодетекторларға, күн сәулесінен энергия алу элементтеріне, жұқа қабыршақты гетероқұрылымды микроэлектроника компоненттеріне, жұмсақ магнитті және қатты магнитті материалдар алу үшін;

– телекоммуникацияға, ақпараттық және есептеу технологиясына, суперкомпьютер құрылымына, молекулалы электронды сызбанұсқаларға, наномеханика молекулярлы моторлар немесе наномоторлар, нанороботтан нанохимия және катализ, оның ішінде жану процесін зерттеу, зат беттерін бүркелеу, электрохимия нанотүтікті материалдар, әсіресе, мұнай өңдеу өндірісіне, фильтрлер авиацияға, космосқа, жану элементтеріне, электрлі аккумуляторлар және басқа да электр көзін алу үшін, фармацевтиканың дамуына, ағзаға дәрумендерді тасымалдау, биополимерлер, биологиялық талшықтарды қалпына келтіру процесінде, клиникалық және медициналық диагностика әдістерінде, жасанды сүйек тірі органдарды тасымалдау кезінде, биомеханикада, геномикада, биоинформатика салаларында қолданыс табуда [4].

Қорытынды

Нанотехнологиялар мен наноматериалдар әлемдегі барлық дамыған мемлекеттерде адамзат қызметінің маңызды салаларында, атап айтқанда: өнеркәсіп, ақпарат саласы, радиоэлектроника, энергетика, көлік тасымалы, биотехнология, медицинада қолданылуда. Қазіргі заманауи «сандық» технологиямен үйлесімді жұмыс істейтін электронды құрылғылар — осы нанотехнологияның жемістері десек қателеспейміз. Нанотехнология негіздерін оқушыларға оқыту ғаламдық ақпараттар мен қарым-қатынас дағдыларын, жаһандық адамның интеллектуалды пікірталастарын және шешім қабылдауды, жалпы алғанда жаһандық ақпараттарды, комуникациялық және технологиялық құзыреттілікті есептік ойлау сияқты белсенді қасиеттерді дамытуға көмектеседі.

Әдебиеттер:

1. Нанотехнологии — основа инноваций XXI века // Наука и высшая школа Казахстана. 2006. 7. — С. 4–5.
2. Третьяков Ю. Д. Проблема развития нанотехнологий в России и за рубежом http://nanometer/ru/2006/11/17/5819225/html/.
3. Пустовалов В. К. Нанотехнологии: состояние, проблемы, перспективы // Новости науки и технологий. 2006. 1 (4). — С. 186- 192.
4. Тодорова Н. Нанотехнологии — прорыв в будущее // Казахстанская правда, 1 августа 2007.