Nanokimyo 6- seminar

Nanokimyo 6- seminar

1. 
   Nanonaychalar o'zlarining nanometrli o‘lchamiga qaramay, ular ajoyib tarzda “yolg‘iz” holda ham mavjud va o‘ziga o‘xshash nanonaychalar bilan birikishga intilmaydi.Bu ajoyib xossalari uchun fullerenlar, nanonaychalar va boshqa ba’zi nanozarralar “sehrli”, ulardagi atomlar soni esa “sehrli sonlar” deb ataladi. Masalan, ishqoriy metallar uchun sehrli raqamlar - 8, 20, 40, noyob metallar uchun esa - 13,55,137 va 255, uglerodli klasterlar uchun 60, 70, 90 va h.k."Sehrli ” nanozarralarning barcha atomlari bir- biri bilan mahkam bog 'langan, bu esa ularga kerakli turg ‘unlikni beradi.
   
2. 
   Kumush nanozarralarining xossalari haqiqatda noyob ekanligini bilamiz. Birinchidan, ular bakteriyalarni yo‘qotuvchi va antiviruslik- dan iborat ajoyib faollikka ega. Kumush ionlarining antimikrob xossa- si insoniyatga qadimdan ma’lum. Balki ko‘p o‘quvchilar cherkovning davolovchi «muqaddas suvi» xossalarini eshitishgan bohsalar kerak, bu oddiy suvni kumush filtrdan o‘tkazish yo‘ii bilan olinadi. Bunday suvda oddiy suvda mavjud bo‘lgan kasallik tarqatuvchi bakteriyalar bo‘lmaydi. Shuning uchun bu suv “gullamasdan” va buzilmasdan yil bo‘yi turaveradi.Undan tashqari bunday suv zararli bakteriyalar va mikroorga- nizmlarni yo‘q qiluvchi maium bir miqdorda kumush ionlari zichligiga ega boiib, ular inson salomatligi uchun katta yordam beradi.Kumush nanozarralari bakteriya va viruslar bilan kumush ionlariga nisbatan minglab marta samaraliroq kurashadi. Tajribalar koTsatishi- cha, nanozarralarning arzimas zichligi ham, o‘zi kamaymagan holda, barcha maium mikroorganizmlarni (shu jumladan SPID, virusini ham) yo‘q qilgan.Bundan tashqari, zararli viruslarga qo‘shib hujayralarni ham oidi- ruvchi antibiotiklardan farqli ravishda, nanozarralar faqat zararli vi- ruslargagina ta’sir etadi, hujayra esa zararlanmaydi. Kumush nanozarrasi kiritilgan matolar o‘z - o‘zini dezinfeksiya qilishga qodirdir. Ularda birorta ham kasallik tarqatuvchi bakteriyalar yoki viruslar yashay olmaydi. Nanozarra matoni. yuvganda chiqib ket- maydi., Ularning samarali ishlash vaqti olti oydan ortiq, bu ularni tib- biyotda va ro‘zg‘orda amalda cheksiz ko‘p qo‘llanish imkoniyatlarini ochadi. Bunday kumush nanozarrasi kiritilgan matolar tibbiyot xalat- lari, choyshablar, bolalar kiyimlari, toshmaga qarshi poyabzallar uchun bebahodir.
   
3. 
   Kremniy dioksidi SiO,ning nanozarrachalari hayratlanarli darajada- gi xossaga ega: agar ularni qandaydir material sirtiga qoplansa, ular sirt molekulalari bilan birlashib, sirtga kir va suv yuqmaydigan bo‘lib qola- di. Bu zarra yordamida yasalgan nanoqoplamaning o‘z- o‘zini tozalash xossasi oyna, plitka, yog‘och, tosh va boshqalarni turli ta’sirlardan hi- moya qiladi. Ifloslik zarralari himoya qatlamining ichiga kirolmaydi va yopisha olmaydi, suv esa osonlikcha undan oqib barcha kirlarni yuvib ketadi. Nanotexnologlar qanday qilib, faqatgina yog‘och va toshlarnigina himoyalashni emas, balki siz va bizlarning kiyimlarimizni saqlash- ni ham o‘ylab topishdi. Mato iplariga chuqur lcirib boruvchi, Si02 nanozarrasini bir litr suvdagi aralashmasi 5-30 kv.m. yuzali matoga ishlov berish uchun yetarlidir. Matoga qoplama tortilgandan so‘ng havoni yaxshi o‘tkazadi, lekin namlikni o‘tkazmaydi. Shundan keyin qiyin yuviladigan kofein, moy, loy dogflari to‘g‘risida o‘ylashni unut- sak ham boMadi. Bu qoplama ishqalashga chidamli, egiluvchan, quyosh nuridan, issiq va yuvishdan buzilib qolmaydi.
   
4. 
   Zol gel tushunchasi 1980 yildan boshlab, muddat bilan qo’llabnilishi keskinlashmoqda yani bunda moddalar gelsimon xolatga o’tishi zoldan gelga aylanishi xisobiga ushbu atama kelib chiqqan. Zol eritmadagi qattiq zarrachali colloid dispersiya xisoblanadi. Zolning klasifikatsiyalanishi:
   

ZOL

AEROZOL

LIOZOL

QATTIQ DISPERSION MUXIT

GIDROZOL

ORGANAZOL

5. 
   Alkooksidlar tarkibi umumiy formulasi M(OR) to’g’ri keladigan, xona xaroratidagi eritmalar. Masalan, yarimo’tqazgichlar texnologiyasida qo’llaniladi. Alkooksidlarning gidrolizi:
   

Si(OC₂H5)₄ + H₂O → Si( OC₂H5)₃(OH) + C₂H5OH

Si( OC₂H5)₃(OH) + H₂O → Si( OC₂H5)₂(OH)₂ + C₂H5OH

Setka xosil bo’lishida:

Si( OC₂H5)₃(OH)+(OH)( OC₂H5) → ( OC₂H5)₃Si-O-SiOC₂H5)₃+H₂O

6. 
   Kolloid zarrachalar bazan erituvchining xammasini iviq xolatga o’tqazadi. Erituvchi suv bo’lsa, Gidrogel, agar spirt bo’lsa alkogel , benzol bo’lsa benzogel deb ataladi. Gidrogel- ushbu sistemalar liofil colloid , eritmasidagi colloid zarrachalar koagulyatsiyaga uchraganda yani cho’kkanda o’zi bilan erituvchining bir qismini biriktirib oladi. Ayrim xolatlarda esa barcha erituvchini o’ziga biriktirib oladi va bunda iviq kleysimon cho’kma xosil bo’ladi. Bunda erutvchi sifatida suv ishlatiladi.
   
7. 
   Kvars aerogellar. Eng kichik zichlikka ega bo’lgan quyosh nurini yaxshi o’tqazadigan qurilishda issiqlik ushlovchi material sifatida ishlatiladigan metallar xisoblanadi. Kvars aerogellarning suyuqlanishi 1200 C ga teng. C aerogellari xam mavjud.
   
8. 
   Nanokompozitsion materiallar tabiiy komponentlariga qarab 4 guruxga bo;linadi:
   

1) Metall yoki qotishma tutgan nanokompozitsion materiallar.

2) Tarkibida noorganik birikmalar , oksidlar, karbidlar tutgan nanokompozitsion materiallar.

3) Metallmaslardan tashkil topgan uglerod, bo’rdan va boshqa elementlardan iborat nanokompozitsion materiallar .

4) Oranik komponentlar tutgan epoksid, fenol va boshqa smolalardan iborat nanokompozitsion materiallar.

Organik va polimer nanokompozitsion materiallar zol gell usulida gidroliz asosida olinadi.Zol-gel sintezi usuli 2 xil bo’ladi: 1) sopolimerizatsiya 2) ayrim guruxlarni chiqarib tashash asosida.

9. 
   Nanosistemalar xossalari makroskopik moddalar xossasidan shun- chalar farq qiladiki, idarni nanozarralar fizik kimyosi yoki nanokimyo deb nomlanuvchi fanning maxsus yo ‘nalishi o ‘rganadi.XX asrning birinchi varimida nanokimyoga kolloidlarni o'rgangan mutaxassislar o‘zlarining eng katta hissalarini qo'shgan bo‘lsa, ikkin- chi yarmida esa, polimerlar, oqsillar, tabiiy birikmalar, fullerenlar va nanonaychalami o‘rgangari mutaxassislar o‘zlarining eng katta hissa- larini qo‘shdilar.
   

Nanokimyoda kvant o'lchamiy effektlarning o‘rni juda beqiyosdir, ya’ni zarra xossalarining undagi atom va molekulalaring miqdori, zarra oMchamlariga bog‘Iiq o‘zgarishlari muhim o‘rin tutadi. O'lchamiy ef- fektning ahamiyati shunchalar kattaki, D.I.Mendeleyev davriy siste- masiga o‘xshatib klasterlar va nanozarralar xossalarining ulaming 0‘lchami va shakliga bog‘liqlik jadvallari tuzishga harakat qilinmoqda.

10. 
    0‘lchami, shakli va tuzilishini aniq boshqara oluvchi nanozarra olishning juda ko‘p usullari ishlab chiqilgan. Shunday qilib, moddaga ta’sir etish qonuniyatiga, asosan, barcha usullarni ikkita katta guruhga bo‘lishimiz mumkin:
    

-dispergatsion usullar, yoki makronamunani maydalash yo‘li bilan nanozarra olinadigan usullar;

-kondensatsion usullar, yoki aloxida atomdan “o‘stirish” yordami- da nanozarra olish usullari.

Birinchi guruh bu - «yuqoridan pastga » borish usuli. Boshlang‘ich jismlar nanozarra bo‘lgunga qadar maydalaniladi. Bu nanozarra ol- ishning eng oddiy usuli, makrojism uchun o‘ziga xos “go'shtmayda- lagich”dir. Ikkinchi guruh - «pastdan yuqoriga» borish usuli, ya’ni nanozarra alohida atomlarni birlashtirish yo‘li bilan olinadi. Bu qo- nuniyat hammaga yaxshi tanish bo‘lgan kondensatsiya hodisasiga asos langan. Kondensatsiya (lotincha conr/eraabon-quyiqlashish, zichlashish so‘zidan olingan) ta'rifiga ko‘ra - bu moddani sovutish natijasida gazsimon holatdan kondensatsiyalangan (qattiq yoki suyuq) holatiga o‘tishidir. Agar shishagayaxshi puflasangiz u terlab qoladi. Aslida bun- da shishada bir talay mayda, ko‘zga ko‘rinmas suv tomchilari o‘tirib qoladi. Agar havo temperaturasi biz chiqarayotgan bug‘dan past bo‘lsa, keyinchalik mikroskopik tomchilar yanada kattalashadi va ko‘rinadi- gan tomchilarga aylanadi. Nanozarraning kondensatsion olish-usulida ham taxminan shunga o‘xshash hodisa sodir bo‘ladi. Birlamchi mak- roskopik jismlar oldin bug‘lanadi, keyin esa hosil bo'lgan bug‘ kerakli o‘lchamli nanozarra hosil boflguncha kondensatsiyalanadi. Natijada kompakt modda ultradispers moddaga aylanadi. Nanozarrani ion erit- madan olinganda ham shunga o‘xshash jarayon sodir bofladi, faqat unda bug‘ emas, suyuqlik ishlatiladi.

Nanozarra olishning barcha usullarida ham tashqi manbadan kuch- li energiya oqimi zarur bo ‘ladi, chunki bu usullarda nanozarralarni nomuvozanatiy metastabil holatida olinadi. Ular xaqida qisqacha:Dispergatsion usulda - keragicha mexanik energiya ta'sirida, mo- nokristallning parchalangan fragmentlari o‘lchami kamayib boradi. Mexanik energiya oqimi katta bo‘lgan vaqtda ko'pchilik fragmentlar nanometrli o‘lchamga ega bo'lganligi uchun sistema nanoholatda qola- di. Qachonki «maydalagich» to‘xtasa, nanozarralar sirtqi bog‘larining kompensatsiyalanmaganligi natijasida nanofragmentlar o‘sishni va kattaiashishni boshlaydi. Buning hammasi sistemada dastlabki mo- nokristall tiklanguncha davom etaveradi.Bunday ko‘ngilsizlik oldini olish uchun, sistemaga oqsilning molekular eritmasi, polimer va sirtiy faol moddalardan (SFM) tuzilgan turg‘unlashtirgichlar kirgiziladi. 0‘sishning ma’lum bir nuqtasida stal- ibizator ishga tushib, uning molekulalari nanozarraga hamma tomon- dan yopishib, uning keyingi o‘sishiga to‘sqinlik qiladi. Turg‘unlashtir- gich tarkibi va molekulalari zichligini boshqarib, xohlagan diametrdagi nanozarra olish mumlcin. Kondensatsiya (lotincha conr/eraabon-quyiqlashish, zichlashish so‘zidan olingan) ta'rifiga ko‘ra - bu moddani sovutish natijasida gazsimon holatdan kondensatsiyalangan (qattiq yoki suyuq) holatiga o‘tishidir. Agar shishagayaxshi puflasangiz u terlab qoladi. Aslida bun- da shishada bir talay mayda, ko‘zga ko‘rinmas suv tomchilari o‘tirib qoladi. Agar havo temperaturasi biz chiqarayotgan bug‘dan past bo‘lsa, keyinchalik mikroskopik tomchilar yanada kattalashadi va ko‘rinadi- gan tomchilarga aylanadi. Nanozarraning kondensatsion olish-usulida ham taxminan shunga o‘xshash hodisa sodir bo‘ladi. Birlamchi mak- roskopik jismlar oldin bug‘lanadi, keyin esa hosil bo'lgan bug‘ kerakli o‘lchamli nanozarra hosil boflguncha kondensatsiyalanadi. Natijada kompakt modda ultradispers moddaga aylanadi. Nanozarrani ion erit- madan olinganda ham shunga o‘xshash jarayon sodir bofladi, faqat unda bug‘ emas, suyuqlik ishlatiladi.kondensatsion usulni ko‘rib chiqamiz: monokristallar su- yulish temperaturasiga yetguncha va bug‘lanib ketguncha qizdiriladi. Keyin hosil bo‘lgan bug‘ keskin sovutiladi. Sovugan sari nanozarralar paydo bo‘la boshlaydi va kattalashadi. Ular tartiblanib va birlashib nanoagregatlarga aylanadi. Agar uni o‘z holiga qo‘ysak, asta sekinlik bilan nanoagregatlar chegarasi yo‘qolib, ular mikrokristalga aylanadi. Mikrokristallar bug‘da uzoq ushlab turilsa eng kichkina va nuqsonli zarralar tezda bug‘lanib ketadi, ancha yiriklari va mukammallari bo‘lsa o‘sishda davom etadi. Shunday qilib bu jarayon tizimda dastlabki mo- nokristalga tiklanguncha davom etadi.Bug‘dagi nanozarralar soni sezilarli darajada ko‘paygan vaqtdan boshlab, to ko‘pchilik nanozarralar o‘lchami 100 nm ga yetguncha tizim nanoholatda boiadi. Keyin sistema muvozanat holatiga kelib nanozarralar tug‘ilishi to‘xtaydi. Agar ularni sun’iy usulda to‘xtatilma- sa, zarralar kompakt modda holatiga o‘tib ketishi mumkin.Biokimyoviy, fotokimyoviy va radiatsion-kimyoviy sintezlarda nanozarra kondensatsiyasi bug‘dan emas, nanozarra yopishishidan va eritma bilan reaksiyaga kirishib ketishishidan saqlovchi maxsus to‘yin- gan eritmadan sodir bo'ladi.