Нано әлемде қандай ерекшеліктер бар?

Қазіргі кезде материалтану облысында ғылым мен технологияның дамуының негізгі бағыты наноөлшемді құрылымды заттар мен функционалды материалдарды зерттеуге бағытталған. Осыған байланысты нано әлем деп атауға болатын ғылым салалары пайда болды, олар: нанохимия, нанофизика, наноинженерия және т.б. сияқты жаңа ғылыми салалар пайда болды.Өздерінің ерекше қасиеттерінің арқасында наноматериалдар мен оларды пайдаланудың технологиялары адамзат қызметінің барлық бағыттарында қолданылады. Өздерінің ерекше қасиеттерінің арқасында наноматериалдар мен оларды пайдаланудың технологиялары адамзат қызметінің балық бағыттарына қолданылуда.Сол наноматериалдар ретінде көптеген химиялық элементтер атомдары мен кластерлері атқарады. Алайда көміртегі атомы функционалды материалдардың қаңқасын жасаудағы маңызды элемент болып табылады, себебі химиялық байланыстар ішінде көміртек-көміртек байланысы ең берік байланыс болып табылады.Зерттеу әдістерінің өрлеуі жаңа квантты-механикалық, термодинамикалық, есептеуіш және т.б. әдістердің пайда болуы наноөлшемді зат туралы ғылымның жеке бір пән ретінде жеке пән болып қалыпасуына басқаша айтқанда, жеке әлем ретінде қалыптасуына мүмкіндік туғызды.

Ричард Фейнман әрбір 6-7 бит мәлімет деп қабылдауды, ал мәліметті тек қана беткі қабатта емес, сонымен бірге көлемде сақтауды ұсынған. Егер әрбір битті жазуға 100 атом қолданылатын болса, онда бүкіл әлем кітаптарындағы барлық мәліметтерді қабырғасы 0,1мм-ден аз ғана үлкен кубқа сыйдыруға болады.Сондықтан субатомды әлемде шынымен-ақ көп орын бар деген қорытынды жасап, ғалым қызметтестерінің жаңа микроскоп жасап шығаруға деген қызығушылығын арттырады.Сканирлеуші тунельді микроскоптың ашылуымен электр өрісі мен наноөлшемді ұштары бар арнайы зонд қолдану арқылы жекелеген атомдардың орнын ауыстыруға болатыны анықталды.

«Нано» ондық түбірінің өзі гректің «vavob» сөзінен аударғанда «қортық», яғни ненің болмасын миллиардтан бір бөлшегі дегенді білдіреді (1м=10см2=10мм³=10мкм⁶=10нм⁹=10¹⁰А)

Құрылысты нанодеңгейге-дисперсті жүйелердегі тек бір деңгей ғана емес, сонымен қатар оның жаңа сапалы, жаңа қасиетті ерекше құрылысты ұйымдасқан затқа өтуі.

Нано бөлшектердің ерекшеліктері:

1.Өлшемі 100 нм тең не кіші және бір координата бойында болсада, сызықты өлшемді дербес тұрақты фаза.

2. Заттың негізгі бөлігі нысанның беткі қабатында орналасады.

3. Осы заттың бір қаситеі болсада, бөлшектердің сызықты параметрінің өзгерісіне тәуелді.

Тағы ерекшліктерінің бірің айттатын болсақ басқа салалардағы детекторларға қарағанда нанодетекторларға батарея қажет емес.

Көптеген қазіргі заманғы химиялық детекорларға қарағанда, Ли-верморск ұлттық зертханасының наносенсоры сыртқы қоректену көзін қажет етпейді.

Жартылай өткізгіш наносымдары кезіндегі құрылғыға аккумулятор қажет емес, осыған қарамастан ол тез және жоғары сезімталдықпен әртүрлі заттар молекулаларын анықтайды. Бұл технологияның дамуы шағын үздіксіз жұмыс істейті химиялық детекторларды жасаудағы алғашқы қадам болуы мүмкін.

Наносенсорлардың жұмыс істеу принципі химиялық заттар мен жартылай өткізгіш наносымдар бетінің әрекеттесуіне негізделген. Молекулалармен беттесу «таза» күйінде де химиялық әсерге ұшыраған наносымдар арасында немесе наносымдардың екі ұшының арасында электр зарядын тудырады.

Сынақтар әр түрлі типті датчиктермен (мырыш оксиді негізіндегі және кремнийлі) жүргізілген. Алғашқы сынақтар үшін этанол қолданылған.

Мырыш оксиді негізіндегі датчиктерсынақтан өткізгенде ғалымдар этанолдың аз мөлшерін наносымдар ұштарының арасында лезде өсіп, еріткіштің булануына байланысты баяу кемитін электр кернеуінің өзгерісін тудыратын анықтаған. Детекторға гексаннның аз мөлшерінің тиюі кезіндегі төмен электр кернеуі тіркеледі, бұл наносенсордың молекулалардың әртүрлі типтеріне таңдамалы органикалық еріткіштердің 15 түрлі типімен сынап, әрқайсысы үшін әртүрлі кернеуді анықтады. Сонымен, наносенсорларды химиялық заттардың химиялық заттардың әртүрлі типтері мен олардың концентрациясын анықтау үшін қлдану мүмкіндігі бар.

Калийлі наносенсорлар ұқсас қасиеттер көрсетті, бірақ электр кернеуінің көрсеткіштері мырыш оксидінің негізіндегі детекторлрадан күрт ерекшеленеді.

Қазіргі кезде ғалымдар наносенсорлардың жарылғыш заттар мен биологиялық агенттердің күрделі молекулаларын анықтау қабілетін тексеруде.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: