А.П. Чехов атындағы орта мектеп

Қазақстан Республикасы  Ғылым және Білім министрлігі

 

№ 14 А.П. Чехов атындағы орта мектебінің 7”Б” сынып оқушысы Умарова Мартаның физика пәнінен                                              ”Біздің өміріміздегі нанотехнологияның пайдасы”                        атты ғылыми жоба жұмысы.

 

 

 

 

 

Атырау -2015 жыл

 

 

 

 

 

 

№14 А.П. Чехов атындағы орта мектеп

Зерттеу жұмысының мақсаты: ХХІ ғасырдың ең ғажайып технологиясы болып табылатын нанотехнологияның өзектілігін айқындау, физикадағы болашақ жобалар мен Қазақстандағы нанотехнологияның  жетістігі. Нанотехнологияның медицина саласында қолданылуының болашағы зор екендігіне көз жеткізу.        
                                 
 
   Зерттеу жұмысының мәні: Нанотехнологияның  адам өміріндегі маңызы. 
 
 
Зерттеу жұмысының жаңалығы: Нанотехнологияның  жетістіктерін жас жеткіншектерге насихаттау.  

Нанотехнология дегенімініз не?

 

• Нанотехнология - бұл көзге көрінбейтін аса ұсақ бөлшектерді ретке келтіре отырып, соның ерекшеліктерін алдын-ала белгілеп беру арқылы әлдебір құрылымды құрастыруға қажетті жекелеген атомдарды ыңғайластыра орналастыру. Нанотехнология (грек. nanos – ергежейлі және технология) – кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химиялық қасиеттері бар молекулалар, наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым.   

 

Нанотехнология ғылымының пайда болуын  1959 ж. 29 желтоқсанында Нобель сыйлығының лауреаты Ричард Фейнман Калифорния университетінде өзінің әйгілі «Ана жерде, астында, орын көп» деген лекциясын оқыды «Там внизу еще очень много места». Фейнман бұл лекциясында наноөлшемді материалдарды жасау ықтималдығы мен олардың потенциалды мүмкіндіктерін қиалдап бергенімен байланыстырады.

 

Ричард Фейнман (1918-1988) американдық физик ғалым.1965 жылы Нобель сыйлығын алған.

Нанотехнологияның қолдану аясы:

 

   Нанотехнологияның көмегімен мұнайды тазалауға және вирусты ауруларды емдеуге, микроскопиялық роботтарды және адам өмірін ұзартуға, әлемдегі экологиялық жағдайды бақылауға және СПИД –ті жеңуге болады, миллион рет шапшаң жұмыс жасайтын компьютерлерді құрастыруға болады және күн жүйесін меңгеруге болады. Мысалы ноутбуктің батареясының орнына нанотехнологиялық  қуат көзді ұяшықты орналастырсақ. Осындай машина жапондық компаниямен құрастырылған және де тәулік бойы үзіліссіз жұмыс жасай алады.

 1991 жылы профессор Сумио Иидзима ұзын көміртекті цилиндр-нанотүтікшені байқаған. Нанотүтікше диаметрі бірнеше нанометр, ал ұзындығы оншақты микрон болатын милиондаған көміртегі атомынан тұратын молекула. Адамның шашының қалыңдығынан 100 мың есе аз нанотүтікшелер сирек кездесетін өте берік материал болып шықты. Олар болаттан 50-100 есе берік, әрі тығыздығы алты есе аз. Нанотүтікшелерден косманавтар, өрт сөндірушілерге арналған ыңғайлы киімдер тігу үшін, ете берік және жеңіл композиттік материал, микроскопқа зонд жасауға болады. Олар өзінің салмағынан бірнеше тонна артық жүкке шыдайды.   Микроприборларда оларды сым ретінде қолданса, таңқалатыны, бойымен тоқ жүргенде жылу бөлінбейді. Нанотүтікшелер газды (әсіресе сутегі) сақтауға қауіпсіз материал.

 

 Нанотүтікшелер

Нанотехнологияның медицинада қолданылуы

 

• Медицинадағы нанобөлшектер

Эксперименттік жұмыстардың нанотехнология саласындағы  негізгі бағыты 20-30 нм көлеміндегі нанобөлшектер адам қанына жеңіл еніп, ондағы жіңішке капиллярлар арқылы адамның  кез-келген  дене мүшесіне жете алады.

 

Қан тамырының Механикалық «хирургі» 

 

Тірі ағзаға жөндеу жүргізетін құрылғы -Ассемблер 

 

 мөлшері  1×1×3 микрон робот-жөндеуші

Электроникада қолданылуы

 

• Қазіргі техникалық прогресс бұрынғыдан тиімді, әрі жылдам, көлем жағынан шағын машиналар жасауға бағытталған. Мұндай машиналардың соңғы шегін көлемі молекулалардай деп санасақ болады. Машиналар   өте мықты, тез, әрі шағын, мұндай машиналарды жасаумен және басқарумен молекулалық нанотехнология айналысуда.

 

 

 

Көлемі шағын машиналар

  
 
Нанотехнологияның қазіргі кезде қарқынды дамуы мынадай таңқаларлық иілгіш Nokia Morph телефоны жасалынды. 2015 жылы қолданысқа беріледі деп жоспарлануда.  

Нанотехнология жетістігінің мысалы ретінде IBM фирмасының лабораториясында алғаш Били мен Рорер жасаған сканерлейтін тунелді микроскопты (СТМ) айтуға болады. Бұл микроскоптың көмегімен алғаш алтын, сосын кремний бетінің атом деңгейіндегі суретін алған. Сканерлейтін тунелді микроскоптің жұмыс органы тоқ өткізетін металдық ине тәрізді -зонд.

 

тунелді микроскоп

Нанотехнология құрылыста

Нанотехнология құрылыста

 

Нанотехнологиялар әдісімен жасалған полимерлі наножабындылар  тот басудан жақсы сақталады  және айтарлықтай  ұзақ жылдар бойы қызметке жарамды.

Нанобөлшектерден жасалған киімдер

 

Novonic корпорациясы нанобөлшектерден өте керемет киім олап тапты. Бұл киім адамның бойында салқын ауа-райында да дене жылуын сақтап тұрады. Киім бойындағы сымдармен тоқ жібергенде адам тез жылынады. Адам салқындықты сезіне бастағаннан күртеде орналасқан тетікті басқанда ол 34 градусқа дейін жылынады

Ғалымдар нанотехнология көмегімен  киімді ластамаудың мәселесін шешті. Ақылды нанобөлшектер матаның жіптерін құрсап алады да, оның ластанбауын қамтамасыз етеді.

Тамақ өнеркәсібінде қолданылуы

Көптеген ғалымдардың айтуы бойынша нанобөлшектерден жасалған тағамдар адам денсаулығын жақсартады. Заманауи сауда орталықтарында 600- ден астам нанотағамдар түрі кездеседі. Олар қан құрамындағы халестеринді азайтады.

Нанотехнологияның негізгі міндеттері  

 

Қазір ғалымдар тұсауы жаңа кесілген  нанотехнологияның үш негізгі міндеттерін айқындап алды:

 

• 1. Осының көмегіне сүйене отырып, атомдарды өз қалауымызша тікелей орналастыру жүзеге асырылады, яғни ерекше қасиеттерге ие болған материалдар жасалады.
•                                                                                                                                                                              2. Көлемдері жекелеген молекулаларға немесе атомдарға тең белсенді элементтері бар электрондық схемалардың өндірісін ұйымдастыру көзделіп отыр.

 

• 3. Ғалымдар көлемі молекулаға тең механизмдер мен роботтар, яғни наномашина жасауды көздеуде.

Біздің еліміздегі нанотехнологияның дамуы

 

•   Біздің елімізде нанотехнологияларды дамыту мақсатымен мемлекет тарапынан қолдау көрсетіліп жатыр. Мемлекет басшысы Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаевтың жетекші он жоғары оқу орындарында инженерлік зертханалар құру тапсырмасына байланысты   электронды микроскоптар, спектрометрлер тб. құралдар нанотехнология элементтерін жүзеге асыруға мүмкіндік берумен қатар, оның әрі қарай дамуына үлес қосып жатыр. Ал көлемді зерттеу жүргізу қиын іс болғандықтан, көптеген зерттеулерді шет мемлекеттерде жүргізуге мәжбүр болып отырмыз. Себебі, нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика сынды ғылымды жетік меңгерген, біліктілігі мол  мамандардың бірлесе отырып жұмыс істеуін қажет етеді. Бұған қоса, мамандар заманауи техникамен жұмыс істей білуі қажет. Ал ол үшін, әрине, мол тәжірибе қажет.      2003 жылдан бастап қазақ ғалымдары жоғарыда айтылған ғылым саласында жаңалық ашуға қолдарындағы бар күшті салып келеді.

Қорытынды  

 

•        Жаһандану дәуiрiнде наноғылымы мен оның технологиясы осылай кең өрiстеп, өндiрiстi барлық қырынан жаңартып, тиiмдi әдiстерге барынша жол ашты. Бұл жерде тек жаңалық ашып қана қоймай, оның өндiрiске енгiзiлуiн қадағалау. Жаңалыққа құштар ғалымдарымыз болса өздерiнiң iзденiстерi мол табыс әкелген сайын қанаттанып, наноғылымының тұңғиығына қарай ұмтыла түседi. Егер адамзат нанотехнологияны дұрыс, бейбіт бағытта дамытса біздің әлем гүлденер еді. Нанотехнологияның жәрдемінде адамзат өмірі қарапайым, мәңгілік бір сөзбен айтқанда керемет болар еді. Қысқасы, нанотехнология адамзат өміріндегі ең төңкерісті жаңалықтардың бірі болды десек, артық айтқандық емес.  ХХІ ғасырдың ең тез дамып келе жатқан жаңалығы нанотехнологияның  адам өміріне пайдасы орасан зор екендігін біле отырып , оны игеру мына біздер, еліміздің  жас жеткіншектерінің алдында тұрған үлкен міндет .Ол үшін біз  бар  күш жігерімізді – білімге  жұмсауымыз керек.
•  

 

Қолданылған әдебиеттер

 

•  «Нанотехнология и наноматериалдар»
• Наноәлем
• Әлем нанотехнологиясы
• Түсіндірме сөздік. – Алматы, 2007.
• http://www.nanonewsnet.ru/help/nanotree

 

 

Зейін қойып тыңдағандарыңызға рахмет.