1-ma’ruza: Nanofizika asoslari

Assembler – bu o‘z-o‘zini replikatsiyalash(ko‘paytirish) xossasiga ega bo‘lgan molekulyar mashinadir, u amalda har qanday molekulyar tuzilishni yoki qurilmani sodda kimyoviy qurilish bloklaridan qurishi uchun dasturlanishi mumkin. Assemblerning asosiy vazifasi – bu atom va molekulalarni berilgan tartibda birlashtirishdir. U har qanday maqsadga yo‘naltirilgan nanosistemalarni – dvigatellar, stanoklarni, hisoblash uskunalarini, aloqa vositalarini qura olishi lozim.
U RNK yoki DNK zanjiriga o‘xshash, “perfolentali” almashadigan dasturli universal molekulyar robot bo‘ladi.
Yig‘uvchining tashqi ko‘rinishini bir necha atom uzunligidagi manipulyator “qo‘lli” nanometr o‘lchamidagi “quti”ga o‘xshash deb tasavvur qilish mumkin. Manipulyator uchun boshlang‘ich (dastlabki) material bo‘lib atomlar, molekulalar va kimyoviy faol molekulyar konstruksiyalar (qurilmalar) xizmat qilishi mumkin. Yig‘uvchining ichiga manipulyator ishlashini boshqaruvchi va uning barcha harakatlari dasturi joylashgan uskunalar o‘rnatiladi. Murakkab tuzilishli katta molekulalar tashkillash katta joylashtirish aniqligini talab qilgani uchun assembler bir necha shunday manipulyatorlarga ega bo‘lishi kerak.

1.6-rasm. Assemblerning tashqi ko‘rinishi

Assembler nimasi bilandir o‘rgimchakka o‘xshab ketadi, u bir “oyoqlari” bilan sirtga yopishib tursa, qolganlari bilan atom ketidan atom tarzida murakkab molekulyar tuzilmalarni yig‘adi. Nanoassemblerning eng ommaviy sxemasi rasmda ko‘rsatilgan (1.6-rasm).
Yig‘uvchilarni – sanoat robotlarini boshqarishda ishlatiladigan, qandaydir oddiy tilda dasturlashtirilgan va inson boshqaradigan odatiy kompyuterga ulangan nanokompyuterlar boshqarishi lozim. Inson – operator kompyuterda alohidagi molekulyar tuzilishidagi qandaydir konstruksiyani modellashtirayotganini ko‘z oldimizga keltiraylik. Kerakli ob’ektni “chizib” olib u assemblerlarga buyruq beradi, u esa uni birin-ketin (atomma-atom) qura boshlaydi. Biroz vaqtdan so‘ng konstruktorda berilgan harakteristikalar bo‘yicha, inson ko‘p ishtirok etmagan, tayyor buyum paydo bo‘ladi.
Assemblerlar ob’ektning tuzilishini molekulyar darajada yozib oluvchi, uni atomlarga ajrata oladigan, dizassemblerlar – nanomashinalar bilan birgalikda ishlashi mumkin. Masalan, qaysidir bir ob’ektning nushasini yasash uchun, dizassembler uni atomma-atom parchalab atom turlari, ularning joylashishi kabi barcha ma’lumotlarni assemblerga uzatadi, u esa keyinchalik ob’ekt nushasini xohlaganingizcha marta yasab berishi mumkin. Nazariyada bunday nusha haqiqiysiga har tomondan o‘xshaydi va uni har bir atomigacha takrorlay oladi.
Dizassemblerlar olimlarga narsalarni va ularning atom tuzilishini yaxshilab o‘rganishga yordam beradilar.
Yuqorida aytib o‘tilganidek, assemblerlar replikatsiya (ko‘payish) xossasiga ega bo‘ladi. Gap evolyutsiya haqida borganda, unda replikator – bu o‘zida sodir bo‘lishi mumkin bo‘lgan barcha o‘zgarishlar bilan birga o‘z-o‘zini nushalay oladigan (gen, mim yoki kompyuter virusiga o‘xshash) ob’ektdir. Assembler kompyuter buyrug‘iga binoan yoki uni o‘rab turgan muhitga bog‘liq ravishda o‘z nushasini tuzish (yasash) yo‘li bilan ko‘payadi (replikatsiyalanadi).
Shunday qilib, o‘zining nushasini yasay oladigan bir dona universal assembler yasab olib, biz bir necha soatdan so‘ng, xayotimizni tubdan o‘zgartirib yuboradigan, shunaqa mayda assemblerlarning butun qo‘shiniga ega bo‘lamiz. Assemblerlarning eng katta muammosi, ularning dastlabki konstruksiyasini yasab olishdir. Shunga qaramay, dunyodagi barcha davlatlardagi laboratoriyalar buni amalga oshirishda birinchilar qatorida bo‘lishga harakat qilmoqdalar.
Nanotexnologiyalardan foydalanishning imkoniyatlari bitmas-tuganmasdir: saraton hujayralarini nobud qiluvchi va zararlangan to‘qima va a’zolarni tiklovchi organizmda “yashovchi” nanokompyuterlardan tortib, to atrof muhitni ifloslantirmaydigan avtomobil dvigatellari bo‘lgan asbob, qurilmalarni yaratish kelajagi mavjud.
Hozirgi kunda Foresight Institute – nanotexnologiyalar yaratish ilg‘orlaridan biri – molekulyar darajada operatsiyalar bajara oladigan nano-manipulyator – “qo‘l” va tomonlari 50 nanometr bo‘lgan kubchaga joylashadigan 8 bitli summatorni yaratgan odamga 250 000 dollar va’da qilmoqda.
Bunga oz vaqt qoldi. Optimistlarning fikricha, amaliy nanotexnologiyalarning gullash davri asrimizning I choragidir. Pessimistlar buni asrning o‘rtalariga borib yuz beradi deb hisoblashmoqda. Hozir kelajakda qaysi mutaxassislikni tanlashni rejalashtirayotganlar nanorobotlarni dasturlashtiruvchi yoki molekulyar kompyuterlar konstruktori bo‘lishi haqida o‘ylab ko‘rishsa yaxshi bo‘lsa kerak. Chunki bir necha yillardan so‘ng bunday mutaxassislar mashhur bo‘lib ketadilar.