Нанотехнология тўғрисида тушунча

Нанотехнология истиқболи
Талабаларга нанотехнологиялар дунёси билан танишиш ва 20, 30, 40 йилдан сўнг бизни қандай ажойибот нарсалар кутишини билиш жуда қизиқарлидир. Бундай саволларга доим аниқ жавоб бериш қийин, шунинг учун биз нанотехнологиялар бир неча ўн йилликлардан сўнг, замонавий ривожланиш темпини сақлаб қолганда нима бериши мумкинлигини таҳмин қиламиз.
2003 йилда Nanotechnоlogy News Network сайти камандаси 2003 йилдан 2050 йилгача нанотехнологияларнинг ривожланиш жараёнини ўрганиб чиқди. Натижада тахмин қилган, кўпгина нарсалар амалга ошди ва ҳатто, ўзининг ривожланиш тезлиги аниқланди. Бу наноэлектроника, спинтроника, квант ҳисоб-китоби, ашёшунослик ва бошқа соҳалардир. Нанобиология ва нанотиббиёт ривожи билан боғлиқ динамикадан кўринадики, яқин келажакда улар башорат қилинган тахминлардан ҳам ўзиб кетиши кутилмоқда.
Бугунги кунда наносаноатдаги асосий муаммо - бу наножараённи бошқариш механосинтезидир, яъни ашё таркибидаги моддалар кимёвий алоқалар ҳаракатига келмагунча, механик яқинлаштириш ёрдамида атомлардан моликулалар ҳосил қилишдир. Механосинтезни таъминлаш учун алоҳида атом ва молекулаларни ушлаб олишга ва 100 нм гача радиусга уларни бошқараоладиган наноманипулятор зарур. Наноманипуляторни бошқарувчи робот-йиғувчига ўрнатилган макрокомпьютер ёки нанокомпьютер билан бошқарилади.
Ҳозирги кунда бундай манипуляторлар мавжуд эмас. Ҳозирги вақтда алоҳида моликулалар ва атомларни жойини ўзгартирувчи зондли микроскопиянинг ҳам ҳаракати чегараланган, малекулалардан объектлар йиғиш жараёнининг ўзи ҳам “инсон компьютер-манипулятор” интерфейси мавжудлигини бошқариш нанодаражада автоматлаштирилмаган.
Молекуляр ишлаб-чиқариш инстетути (IMM) томонидан атом аниқлигидаги наноманипуляторнинг дастлабки дизайни яратилган. Бундай ускунани тайёрлаш учун IMM фондидан $250000 миқдорида мукофот белгиланган. “Нанокомпьютер-наноманипулятор” тизими яратилиши биланоқ, (эхспертлар бу 2010-2020 йилларда амалга ошади деб тахмин қилишмоқда), худди шундай комплекс дастурни ишга тушириш мумкин-яниу берилган дастур бўйича, инсоннинг бевосита аралашувисиз ўзининг аналогини йиғади.
Бошқарувчи наноманипуятор-нанотехнологияларда энг зарурий нарсадир.
“Нанокомпьютер-наноманипулятор” тизими асосида атомларнинг жойлашувини ихтиёрий макроскопик объектларга йиғаоладиган йиғма автоматлаштирилган комплексларни ташкил қилиш мумкин. Ҳозирги кунда Xerox компанияси нанотехнологиялар соҳасида узлуксиз изланишлар олиб бормоқда. Робортлар комплекси (дизассемблерлар) бошланғич объетни атомларга бўлади, бошқа комплекс эса (ассемблерлар) оргиналга алоҳида айнан ўхшаш атомларини нусхани яратиб бўш жойга ўрнатади ва натижада объект (ашё) хоссаси тубдан ўзгаради (экспертлар бунинг амалга ошиш муддатини 2020-2030 йиллар деб тахмин қилишмоқда). Нанотехнологияларнинг ривожланиши ҳозирги кунда мавжуд бўлган “хажмий” технология ёрдамида махсулот ишлабчиқарувчи фабрикалар комплекси ўрнини босади,натижада компьютерлаштирилган тизимда ҳар турли махсулот ишлабчиқариш лойиҳасини яратиш мумкин. Келажакда орбитал тизимларнинг автоматик қурилиши, Ой ва Марсда ўзини-ўзи йиғувчи наноробот калониялар, уларни кўп бўғинли робот-амёбалар томонидан ўрганилиши, дунё океанида сув ости, ер юзи ва ҳаводаги қурилмалар қурилиши мумкин бўлиб қолади (экспертлар тахмини бўйича бундай лойиҳалар 2050 йилларда амалга ошиши мумкин).
Нанотехнологиялар ёрдамида машина ва механизмларни лойиҳалаштириш сезиларли даражада ўзгаради, кўпгина қисмлар янги йиғиш технологияси натижасида соддалашиб, бошқа қисмлар эса кераксиз бўлиб қолади. Бу инсон учун иложсиз бўлган машина ва механизмларни яратишга имкон беради. Бу механизмлар моҳиятига кўра, битта жуда мураккаб қисмлардан ташкилтопади .
Механоэлектрик наноўзгартиргичлар ёрдамида қуёш нурларидан 90% га яқин бўлган электроэнергия олиш учун самарадор қурилмаларни яратиш мумкин. Чиқиндиларни қайта ишлаш нанотехнология тизимларини глобал назорати инсониятнинг ҳом ашё заҳираларини сезиларли даражада ошишига имкон беради.
Глобал экологик назорат, мутадил об-ҳаво назорат қилиш мухитни яратиш ва синхрон ишловчи нанороботларнинг ўзаро ҳаракат тизими ёрдамида амалга оширилади.
Юмшоқ дисплейлар ва электрон газеталар-бу мужиза эмас. Ашёшунослик соҳаси сезиларли равишда ўзгаради “ақлли” деб аталувчи ашёлар пайдо бўлади, улар фойдаланувчи билан мультимедия-мулоқотига кириша олади. Ўта чидамли, енгил ва ўтда ёнмайдиган (алмазоид асосида) ашёлар ишлабчиқариш йўлга қўйилади .
Ҳом ашё муаммосига келсак, кўпгина объектлар қурилиши учун нанороботлар бир неча энг кўп тарқалган атомлар тури: углерод, водорот, кремний, азот, кислород, олтингугурт ва бошқа элементларни кам миқдорда ишлатиш имкони туғилади. Инсоният бошқа сайёраларни забт этиши билан ҳом ашё таъминоти муаммоси ҳам ечилади. Илмий асосланган тахминларга кўра, нанотехнологиялар замонавий ишлаб чиқаришда, инсон ҳаётида ҳам радикал ўзгаришларни таъминлайди. Масалан, бизнинг иссиқ-қуриқ муҳитда катта аҳамиятга эга бўлган иссиқликни кам ўтказадиган ашёлар ишлаб чиқаришда нанотехнология қўллаш истиқболли йўналишдир.
Жумладан, изоллат деб аталувчииссиқ-совуқни кам ўтказадиган ашё келажакнинг нанотехнологиясидир. Бугинги кунда, энергия ресурслари қимматлашган вақтда, бинолар иссиқлик-изоляцияси самарадорлиги муаммосини ечиш жуда долзарбдир. Бу муаммо юқори самарадор иссиқликни кам ўтказадиган ашёларни қўллашга боғлиқдир. Замонавий ва самарадорлиги юқори бўлган иссиқликни кам ўтказадиган (кўпикполистирол, шишасимон пахта, минерал пахта ва бошқалар), қурилишнинг 99% талабини қондиради. Шунга қарамай, қурилиш конструкциясида иссиқлик ҳимояси нуқтаи назаридан муаммоли саволлар мавжуд, масалан: панеллар уланган чоклар (бурчаклар), дераза тешиклари каби “совуқ кўприклар” йўлини тўсишда талаб қилинган иссиқликни сақлаш муамоларини ҳал қилиш жуда мураккабдир.