Javoblar: Bugungi kunda nanotexnologiyalarning barqaror rivojlanishining quyidagi yo'nalishlari mavjud

1. 
   Нанотехнология асосида эришилган ютуқлар.
   
2. 
   Нанозаррачаларнинг ажойиб хоссалари.
   
3. 
   Кумуш нанозаррачаларнинг ажойиб хоссалари.
   
4. 
   Кремнезем нанозаррачаларини ҳосил қилиш усуллари.
   

Javoblar:

1. 
   Bugungi kunda nanotexnologiyalarning barqaror rivojlanishining quyidagi yo'nalishlari mavjud:
   

1. Tibbiyot. Inson tanasida yuzaga keladigan barcha kasalliklarning oldini oladigan yoki davolaydigan molekulyar nanorobotlarni ishlab chiqish. Amalga oshirish muddati - XXI asrning birinchi yarmi.

2. Gerontologiya. Insonlarning jismoniy boqiyligiga, odam tanasidagi hujayralar qirilishining oldini oluvchi, odam orga­nizmi toʻqimalarining ishlashini yaxshilash va qayta qurish uchun molekulyar robotlarni kiritishga erishish. Amalga oshish muddati — XXI asrning toʻrtinchi choragi.

3. Sanoat. Isteʼmol mollarini ishlab chiqarishda anʼanaviy usullardan foy­dalanishdan bevosita atom va moleku­lalardan yigʻishga oʻtish. Amalga oshish muddati — XXI asrning boshi.

.

4. Qishloq xoʻjaligi. Oziq-ovqatni tabiiy ishlab chiqaruvchilarni (masalan, oʻsimliklar va hayvonlar) molekulyar robotlardan tuzilgan funktsional oʻxshashlariga almashtirish. Ular tirik organizmda sodir boʻladigan kimyoviy jarayonlarni qisqaroq va samaraliroq yoʻl bilan amalga oshirishadi. Masalan, “tuproq-is gazi-fotosintez-oʻt-sigir-sut” zanjiridan barcha ortiqcha boʻlimlar olib tashlanadi. Faqat “tuproq-is gazi-sut (qatiq, yogʻ, goʻsht)” qoladi. Bunday “qishloq xoʻjaligi” samaradorligi ob-havo va ogʻir mehnat sharoitiga bogʻliq boʻlmaydi. Uning ishlab chiqarish hajmi oziq-ovqat muammosini biratoʻla hal qiladi. Amalga oshish muddati — XXI asrning ikkinchi-toʻrtinchi choraklari.

5 . Biologiya. Tirik organizmga atomlar darajasidagi nanoelementlarni kiritish mumkin boʻladi. Buning oqibatlari turlicha boʻlib, yoʻqolib ketgan turlarni tiklashdan tortib, yangi turdagi jonzotlar biorobot­larini yaratishga olib kelishi mumkin. Amalga oshish muddati — XXI asr.

6. Ekologiya. Inson faoliyatining atrof-muhitga taʼsirini toʻliq bartaraf qilish. Bunga birinchidan, ekosferani inson faoliyati chiqindilarini boshlangʻich xom-ashyoga aylantiruvchi molekulyar robot-sanitarlar bilan toʻldirish, ikkinchidan esa sanoat va qishloq xoʻjaligini chiqindisiz nanotexnologik usulga oʻtkazish bilan amalga oshirish mumkin. Amalga oshish muddati — XXI asr.

7. Koinotni oʻzlashtirish. Koinot “odatiy” yoʻl bilan emas, balki nano­robotlar orqali oʻzlashtiriladi. Robot-molekulalarning ulkan armiyasi Yer atrofidagi fazoga chiqariladi va uni inson yashashi uchun yaroqli holatga keltiradi. Oy, asteroidlar va yaqin planetalarda inson yashashi uchun kosmik stantsiyalar qurish. Bu hozirda mavjud boʻlgan usullardan arzon va xavfsiz boʻladi.

8. Kibernetika. Hozirda mavjud boʻlgan planar strukturalardan oʻlchamlari molekular oʻlchamiga teng boʻlgan hajmiy mikrosxemalariga oʻtish sodir boʻladi. Kompyuterlarning ishchi chastotasi teragerts qiymatga etadi. Neyronga oʻxshash element­lardan tuzilgan sxemalar paydo boʻladi. Oqsil molekulalaridan tuzilgan xotira hajmi terabaytlarda oʻlchanadigan, saqlash davri uzoq boʻlgan xotira elementlari paydo boʻladi. Inson aqlini kompyuterga “koʻchirish” mumkin boʻlib qoladi. Amalga oshish muddati — XXI asrning ikkinchi choragi.

9. Aqlli yashash muhiti. Barcha tashkiliy qismlarga mantiq elementlarini kiritish hisobiga biz yashayotgan atrof-muhit “aqlli” va inson yashashi uchun toʻla qulay boʻlib qoladi. Amalga oshish muddati — XXI asrdan keyin.

2. Nanozarrachalarning oʻziga xos (spetsifik) xossalarga ega boʻlishining sabablari koʻp, biz ularni ikki guruhga boʻlamiz:

1. Nanozarrachalarning ochiq yuzasi va bir jinsli boʻlmagan materiallarni ajratib turuvchi chegara yuzasining katta roli;

2. Moddaning atom – molekulyar tuzilishida diskretlilikning yaqqol namoyon boʻlishi va nanohajmda oʻlchamli kvant effektlari.

3. Кумуш нанозаррачаларнинг ажойиб хоссалари анчагина.

Eng avvalo, kumush zarrachalarining bakteritsid va antivirus aktivligi juda katta. Kumush konlarining antimikrob xossalarini insoniyat koʻp asrlar oldin bilgan. Agar suvni kumush filtrdan oʻtkazilsa, bunday suvdan anchagina kasal chaqiruvchi bakteriyalar yoʻkoladi, shuning uchun bunday suv buzilmasdan, rangi oʻzgarmasdan uzoq yillar saqlanishi mumkin.

Bundan tashqari, bu suvda kumush ionlari boʻladi, ular zararli bakteriyalarni va mikroorganizmlarni neytralizatsiya qiladi, bunday suv, albatta, odamning sogʻligiga yaxshi taʼsir koʻrsatadi .

Tajriba shuni koʻrsatadi-ki, kumush nanozarrachalari bakteriya va viruslar bilan kumush ionlariga qaraganda ming martadan ham koʻproq effekt bilan kurashar ekan. Eksperimentda nanozarrachalarning oʻta kichik konsentratsiyasi ham hamma maʼlum viruslarni (shu jumladan SPID virusini) ham oʻldirgani koʻrildi.

Mediklar yaxshi bilishadi, antibiotiklar nafaqat viruslarni, ular zarar yetkazgan xujayralarni ham oʻldiradi. Lekin nanozarrachalar unday emas – ular faqat viruslarni oʻldiradilar, xujayraga ega taʼsir koʻrsatmaydilar. Sababi nimada? Bilamiz-ki mikroorganizmlarning qobigʻi aloxida xossali oqsil moddasidan iborat boʻladi. Bu oqsil moddasi bakteriyani kislorod bilan taʼminlab turadi, bu kislorod esa mikroorganizmdagi glyukozani oksidlaydi (boshqacha aytganda “yoqilgʻi” yonadi) va energiya ajralib chiqadi. Ana shu yerda nanozarracha oqsil modasini “ataka” qilib ishdan chiqaradi, natijada bakteriya kislorodsiz qoladi va energiya boʻlmagach, oʻladi. Agar virusning qobigʻi (obolochkasi) boʻlmasa, baribir, nanozarracha uni oʻldiradi. Lekin odam va xayvonlarning xujayralari “sifatli” devor bilan (membrana bilan) oʻralgan, unga nanozarracha hech qanday xavf tugʻdirmaydi.

Kumush nanozarrachalari bilan modifikatsiya qilingan gazmol mato oʻz – oʻzini dezinfeksiya qiladigan boʻlib qoladi. Bunday materialga oʻtirgan har qanday virus yoki bakteriya u yerda yashay olmasdan “jon” beradi. Shunisi qiziq-ki, agar u yuvilsa, nanozarrachalar saqlanib qolar ekan. Nanozarrachalar kiritilgan material mediklar xalatiga, choyshablarga, bolalar kiyimiga, oyoq kiyimiga va boshqa koʻpgina narsalarga ishlatilsa, ularga hech qanday mikrob qoʻrqinchli emas.

Odamlar asrlar davomida koʻp yuqumli kasalliklarni, xususan gripp, tuberkulyoz, miningit,virusli gepatitni keltirib chiqaradigan infeksiyalar havo orqali oʻtishi mumkinligini tushunganlar va ularga qarshi kurash uslublarini izlaganlar. Afsuski, kvartiralarimiz, ofislar va ayniqsa odamlar koʻp toʻplanadigan joylar (kasalxonalar, jamoat tashkilotlari,maktablar, bolalar bogʻchalari, kazarmalar va h.k.lar) dagi atmosfera kasal odamlar nafas olganda chiqadigan patogen mikroorganizmlarga toʻla boʻladi. Traditsion uslublar muammoni toʻla yechaolmagan; shuning uchun nanokimyogarlar bu muammoni yechishning yaxshi uslubini taklif qildilar: yuqorida keltirilgan joylar devorlarini kumush nanozarrachalari qoʻshilgan boʻyoqlar bilan boʻyash kerak. Tajribalar shuni koʻrsatdi-ki, ana shunday boʻyoq bilan boʻyalgan devor va shiplarda hech qanday patogen mikroorganizmlar yashayolmas ekan.

Infeksiyadan tozalashdan tashqari kumush nanozarrachalar yuqori tok oʻtkazuvchanlik xususiyatiga ega, bu xususiyat xar xil tok oʻtkazuvchi kleylarni yaratish imkonini beradi. Bunday kley mikroelektronikada juda kichik elektron detallarini bir – biriga ulashda ishlatilishi mumkin.

Kumush zarrachalari haqida koʻp gapirish mumkin, qayerda tozalik va gigiyenani saqlash haqida gap borar ekan, bunday zarrachalar bebaho yordamchidurlar. Bu yerda yana boshqa nanozarrachalar haqida ham gapirish mumkin edi: rux oksidi Zno, serpentin, SiO2, vismut, kobalt va h.k.lar. Ularning ham ishlatilish sohalari juda keng: nanoelektronika, lazer fizikasi, aviatsiya, farmatsevtika, qurilish industriyasi, ekologiya va h.k. Aytilganlar haqida Internetda juda koʻp qiziqarli maqolalarni topish mumkin. Shuning uchun bu kitobchada faqat yana bitta ajoyib narsa – “aqlli” materiallar haqida toʻxtalamiz.

4.Kremniy dioksidi (SiO2) tabiatda juda keng tarqalgan moddadir, shuning uchun undan tayyorlangan n

Nanozarralar kelajakda keng qo'llanilishi mumkin. Ushbu tadqiqotda olimlar 7 nm o`lchamdagi kremnezem zarralari bilan ishladilar. Keyinchalik ularning tanadagi tarqalishini kuzatish uchun nano-zarrachalarga fluoressen bo'yog`ini biriktirdilar.

SiO2 nano-zarralari alohida fizik, kimyoviy va optik xususiyatlarga ega, bu ularning ko'plab sohalarda keng qo'llanilishiga olib keldi. Ular funktsional materiallar, katalizator, plastmassa, kauchuk bo'yoqlari, biotibbiyot va yarimo'tkazgich materiallari sifatida ishlatiladi. An'anaviy usul bilan yuqori sifatli SiO2 nano-zarrachalarini ishlab chiqarish mumkin emas. Zol-gel yondashuvi yuqori sifatli nano-SiO2 kukunlarini tayyorlashning eng muhim usullaridan biridir. Olingan SiO2 zarralari juda kichik o'lcham, yuqori kimyoviy tozaligi va yuqori kimyoviy bir xilligi kabi tor o'lchamdagi taqsimot va kerakli xususiyatlarni o'z ichiga olgan juda ko'p afzalliklarga ega.

SiO2 nanozarralari quyidagi tartibda tayyorlanadi. A eritma tarkibida: TEOS( Si(OC₂H₅)₄) (0.025-0.3 mol) va etanol (0.25-1.5 mol) aralashmasi bo'lgan. B eritma tarkibida: NH3 (0.1-0.75 mol), H2O (0.25-2.0 mol) va etanol (0.25-1.5 mol) aralashmasi bo'lgan. Keyin A va B eritmalari 30 daqiqa davomida kuchli aralashtiriladi. Olingan aralashma 80 ° C da 6 soat quritiladi va 24 soat davomida 120 ° C haroratda qizdiriladi. Nihoyat, har xil o'lchamdagi SiO2 nano-zarrachalar hhosil bo`ladi. SiO2 nanozarrachalarining zarracha kattaligi lazer zarrachalari hajmini tekshirgich yordamida o'lchanadi.