Farg’ona davlat universiteti texnalogig talim

Nanomateriallar 
Fullerenlar tabiatda uglerod mavjudligining yangi shakli sifatida, uzoq vaqtdan 
beri ma'lum bo'lgan olmos va grafit bilan bir qatorda, 1985 yilda astrofiziklar 
yulduzlararo chang spektrlarini tushuntirishga harakat qilganlarida kashf etilgan. 
Ma'lum bo'lishicha, uglerod atomlari juda simmetrik C 60 molekulasini hosil 
qilishi mumkin. Bunday molekula diametri taxminan bir nanometr bo'lgan sharda 
joylashgan 60 ta uglerod atomidan iborat bo'lib, futbol to'piga o'xshaydi (6-rasm). 
L. Eyler teoremasiga muvofiq uglerod atomlari 12 ta muntazam beshburchak va 20 
ta muntazam olti burchak hosil qiladi. Molekula beshburchak va olti burchakli uy 
qurgan arxitektor R.Fuller sharafiga nomlangan. Dastlab, C 60 oz miqdorda 
olingan, keyin esa 1990 yilda ularni keng miqyosda ishlab chiqarish texnologiyasi 
kashf etilgan. 
Fulleritlar. C 60 molekulalari, o'z navbatida, yuz markazli kubik panjara va juda 
zaif molekulalararo bog'langan fullerit kristalini hosil qilishi mumkin. Bu kristall 
oktaedr va tetraedr bo'shliqlarga ega bo'lib, ularda begona atomlar bo'lishi 
mumkin. Agar oktaedral bo'shliqlar ishqoriy metall ionlari bilan to'ldirilgan bo'lsa 
(¦ = K (kaliy), Rb (rubidiy), Cs (seziy)), u holda xona haroratidan past haroratlarda 
bu moddalarning tuzilishi qayta tartibga solinadi va yangi polimer materiali ¦1C60 
hosil bo'ladi. shakllangan. Agar tetraedral bo'shliqlar ham to'ldirilgan bo'lsa, u 
holda kritik harorati 20-40 K bo'lgan ¦3C60 o'ta o'tkazuvchan material hosil bo'ladi. 
Shtutgartdagi Maks Plank. Materialga o'ziga xos xususiyatlarni beradigan boshqa 
qo'shimchalar bilan fulleritlar mavjud. Masalan, C60-etilen ferromagnit 
xususiyatlarga ega. Kimyoning yangi sohasidagi yuqori faollik 1997 yilga kelib 
9000 dan ortiq fulleren birikmalari mavjudligiga olib keldi. 
Uglerod nanotubalari. Ugleroddan juda ko'p atomli molekulalarni olish mumkin. 
Bunday molekula, masalan, C=1000000, diametri taxminan bir nanometr, uzunligi 

---

bir necha o'n mikron bo'lgan bir qavatli naycha bo'lishi mumkin (7-rasm). Naycha 
yuzasida uglerod atomlari muntazam olti burchakli uchlarida joylashgan. 
Naychaning uchlari oltita muntazam beshburchak bilan yopilgan. dan tashkil 
topgan ikki o'lchovli yuzalarning hosil bo'lishida muntazam ko'pburchaklar 
tomonlari sonining rolini ta'kidlash kerak. 
Guruch. 7. Xiral bo'lmagan nanotubalar: a - C(n, n) - metall; 
b-c (n, 0): mod (n, 3) = 0 - yarim metall 
mod(n, 3)!= 0 - yarim o'tkazgich. 
Guruch. 8. Egri trubka 
uglerod atomlari, uch o'lchovli fazoda. Muntazam olti burchakli tekis grafit 
varag'idagi hujayra bo'lib, ular turli xil chirallik (m, n) 3 ga o'ralishi mumkin. 
Muntazam beshburchaklar (heptagonlar) grafit varag'idagi mahalliy nuqsonlar 
bo'lib, uning ijobiy (salbiy) egriligini olish imkonini beradi. Shunday qilib, 
muntazam besh, olti va etti burchakli birikmalar uch o'lchovli fazoda uglerod 
sirtlarining turli shakllarini olish imkonini beradi (8-rasm). Ushbu 
nanostrukturalarning geometriyasi ularning noyob fizik-kimyoviy xususiyatlarini 
va shuning uchun ularni ishlab chiqarish uchun printsipial jihatdan yangi 

---

materiallar va texnologiyalarning mavjudligini aniqlaydi. Yangi uglerod 
materiallarining fizik-kimyoviy xossalarini bashorat qilish kvant modellari 
yordamida ham, molekulyar dinamika doirasidagi hisob-kitoblar yordamida ham 
amalga oshiriladi. Bir qatlamli quvurlar bilan bir qatorda ko'p qatlamli quvurlarni 
yaratish ham mumkin. Nanotubalarni ishlab chiqarish uchun maxsus katalizatorlar 
qo'llaniladi. 
Yangi materiallarning o'ziga xosligi nimada? Keling, uchta muhim xususiyatga 
e'tibor qarataylik. 
Super kuchli materiallar. Grafit varag'idagi uglerod atomlari orasidagi bog'lanishlar 
eng kuchli ma'lum, shuning uchun nuqsonsiz uglerod quvurlari po'latdan ikki 
baravar kuchliroq va po'latdan taxminan to'rt baravar engilroqdir! Yangi uglerodli 
materiallar sohasida texnologiyaning eng muhim vazifalaridan biri "cheksiz" 
uzunlikdagi nanotubalarni yaratishdir. Bunday quvurlar yangi asr texnologiyasi 
ehtiyojlari uchun eng yuqori quvvatga ega engil kompozit materiallarni ishlab 
chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Bular ko'priklar va binolarning quvvat 
elementlari, ixcham samolyotlarning yuk ko'taruvchi tuzilmalari, turbinalar, 
yoqilg'i sarfi juda past bo'lgan dvigatel quvvat bloklari va boshqalar. Ayni paytda 
ular diametri bir nanometrga teng bo'lgan o'nlab mikron uzunlikdagi quvurlar 
yasashni o'rgandilar. 
yuqori o'tkazuvchan materiallar. Ma'lumki, kristalli grafitda qatlam tekisligi 
bo'ylab o'tkazuvchanlik ma'lum materiallar orasida eng yuqori va aksincha, 
qatlamga perpendikulyar yo'nalishda past bo'ladi. Shu sababli, nanotubalardan 
tayyorlangan elektr kabellari xona haroratida mis kabellardan ikki baravar yuqori 
elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lishi kutilmoqda. Etarli uzunlikdagi va etarli 
miqdorda quvurlarni ishlab chiqarish texnologiyasiga bog'liq, 
nanoklasterlar 
Nano-ob'ektlar to'plami o'nlab, yuzlab yoki minglab atomlardan tashkil topgan o'ta 
kichik zarralarni o'z ichiga oladi. Klasterlarning xususiyatlari bir xil tarkibdagi 
materiallarning makroskopik hajmlarining xususiyatlaridan tubdan farq qiladi. 
Nanoklasterlardan ham, yirik qurilish bloklaridan ham, oldindan belgilangan 
xususiyatlarga ega yangi materiallarni maqsadli ravishda loyihalash va ularni 
katalitik reaktsiyalarda, gaz aralashmalarini ajratish va gazlarni saqlash uchun 
ishlatish mumkin. Bir misol Zn 4 O(BDC) 3 (DMF) 8 (C 6 H 5 Cl) 4. O'tish 
metallari, lantinidlar va aktinidlar atomlaridan tashkil topgan magnit klasterlar 
katta qiziqish uyg'otadi. Ushbu klasterlar o'zlarining magnit momentlariga ega, bu 
ularning xususiyatlarini tashqi magnit maydon yordamida boshqarish imkonini 
beradi. Masalan, yuqori spinli organometall molekulasi Mn 12 O 12 (CH 3 COO) 
16 (H 2 O) 4. Bu nafis konstruksiya tetraedrning uchlarida joylashgan spini 3/2 
boʻlgan toʻrtta Mn 4+ ionidan va bu tetraedr atrofida spin 2 boʻlgan sakkizta Mn 
3+ ionidan iborat. Marganets ionlari orasidagi o'zaro ta'sir kislorod ionlari 
tomonidan amalga oshiriladi. Mn 4+ va Mn 3+ ionlari spinlarining antiferromagnit 
o'zaro ta'siri 10 ga teng bo'lgan etarlicha katta umumiy spinga olib keladi. Asetat 
guruhlari va suv molekulalari Mn 12 klasterlarini molekulyar kristalda bir-biridan 

---

ajratib turadi. Kristaldagi klasterlarning o'zaro ta'siri juda kichik. Nanomagnitlar 
kvant kompyuterlari uchun protsessorlarni loyihalashda qiziqish uyg'otadi. Bundan 
tashqari, ushbu kvant tizimini o'rganishda bistabillik va histerezis hodisalari 
aniqlandi. Agar molekulalar orasidagi masofa taxminan 10 nanometr ekanligini 
hisobga olsak, bunday tizimdagi xotira zichligi kvadrat santimetr uchun 10 
gigabaytga teng bo'lishi mumkin.