Нанотехнологияның даму тарихы және оның жетістіктері

Дәстүрлі FTP өндіріс пен  адамзаттың жаңа тауарларға, технологиялар  мен қызмет түрлеріне деген сұранысын  қамтамасыз етеді. Жаңа үлгінің басты мақсаты дәстүрлі FTP-дың адамның өмір сүру ортасы мен денсаулығына тигізетін кері әсерінің орнын толтыру немесе жою болып табылады. Адам өмірін қорғауға бағытталған бұл шаралар өте мол қаржыны қажет ететіндіктен, таралу ауқымы бірнеше елдің аумағынан аспай отыр. Дүниежүзіндегі көптеген елдерде ҒТР дәстүрлі сипат алған. Мешеу елдер экономикасына қатысты бұл ұғым мүлде қолданылмайды да. Қазіргі кезде ҒТР-дың құрылымдық бөліктері анықталып, негізгі белгілері талданған.

Медицина жағына келетін  болсақ, хирургия бөлімі қызметкерлері Москва қаласының Н.Н.Блохин атындағы РҰОО мен Барнаул қаласының АКОЦ мен РМҒА бірлескен қызметіне зор үміт артады. Осы орталықтармен жасалған келісімшарт шеңберінде онкологияның өзекті мәселелері бойынша, ғылыми жұмыстардың орындалуы жөнінде диспансер қызметкерлері маманданудан өту жоспарланып, бүгінгі күні сәтті жұмыс жүргізуде[22].

Нагасаки университеті ғалымдарының көмегімен радиоиндуцирленген қалқанша без обырының молекулярлы-биологиялық  ерекшеліктері зерттелуде. БАҚ арқылы өңір тұрғындары ортасында қатерлі  ісікпен күрес мәселесі тақырыптарында үгіт-насихат жұмыстарын үнемі жүргізіп отырады.

Қазір ғалымдар тұсауы жаңа кесілген 'нанотехнологияның үш негізгі міндеттерін айқындап алды:

1. Осының көмегіне сүйене отырып, атомдарды өз қалауымызша тікелей орналастыру жүзеге асырылады, яғни ерекше қасиеттерге ие болған материалдар жасалады.

2. Көлемдері жекелеген молекулаларға немесе атомдарға тең белсенді элементтері бар электрондық схемалардың өндірісін ұйымдастыру көзделіп отыр.

3. Ғалымдар көлемі молекулаға тең механизмдер мен роботтар, яғни наномашина жасауды көздеуде.

Бұл әрине, енді ғана қолға  алына бастаған, тәжірибе жүзінде  сынақтан өткен алғашқы қадамдар ғана. Бірақ ғылымы мен білімі дамыған  бірқатар елдерде соның алғашқы  үлгілері қолданысқа енгізіле бастады. Мәселен, Массачусетс технологиялық институтында қазір көлемі бақыр ақшадай өрмекші-роботтың алғашқы үлгісі жасалынды, ол бір минутта 10000-ға дейін әртүрлі қозғалыстарға келтіріледі. Бірақ көлемі үлкен болғандықтан, оны нағыз наноробот деуге ертерек секілді. Ресей ғалымдары да америкалық әріптестерінен қалысар емес. Олар нанотехнологияны медицина саласына жұмыс істету жолында ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізуде.

Таяудағы жылдары адамның індері бойымен өз бетінше қозғалып жүретін және биологиялық заттардың орналасқан әрі шоғырланған жерін анықтауға мүмкіндік беретін молекулалық құрылымдар жасауы мүмкін. Егер осыған қол жетсе, онда биохимиялық зертханалар мен медицина-клиникалық диагностикада аса ауқымды мүмкіндіктер ашылып, адам ағзасындағы дертті дәл анықтауға және толық емдеуге мүмкіндік туады.

Осындай молекулярлы машина өткен жылы Мичиган университетінде сынақтан өткізіліпті. Нанороботтар үш бөліктен тұрған екен: тасымалдағыш-молекулалар, қатерлі ісік жасушаларын барлап білетін-молекулалар (ДНҚ фрагменттері бар) және люминофер-молекулалар. Осындай құрылымды ағзаға енгізген кезде олар ісік жайлаған жерге орналасып, люминесценцияның көмегімен соны нақты көрсеткен. Дәл осындай амалмен ауру жайлаған жерге дәрі жіберуге болатыны да күмәнсіз.

Қалай дегенмен де ғалымдар адам өмірі үшін күресті одан әрі жалғастыруда. Олардың сөзіне сенсек, таяудағы жылдары қолдан жасалған ДНҚ-молекуланың негізінде адам ағзасын микробтардан тазартуға немесе енді тамыр жая бастаған қатерлі ісік жасушасын жоюға жол ашылатыны сөзсіз[23].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Даму мен болашақтағы мәселелері

 

 

2.1. Нанотехнология әр ғылым саласында

 

 

Өндірістер мен индустрияның дамуында нанотехнологияның орны мен  ролі орасан зор. Қазіргі таңда нанотехнологияны қолға алып жатқан бірден-бір мемлекет ол – АҚШ. АҚШ нанотехнологиялық  жоспарлар мен жобаларға 2004 жылдың өзінде 464 миллион доллар, ал 2005 жылы 1 миллиард доллар қаржы бөлінген болатын, 2006 жылы 1,1 миллиард доллар бөлініп  оны 2 миллиард дейін көтерген еді.

 Сол кездері көптеген  лабораториялар мен HP, NEC және IBM сынды  компаниялар, университеттер ізденіс  жұмыстарын жүргізді.

2025 жылы нанотехнология негізінде жасалған жұмыстардың өнімін алу жоспарланып отыр. Нанотехнология ауыл шаруашылығында революция жасауы мүмкін, мысал ретінде жай шөптен сүт алуымыз мүмкін. Сонымен қатар нанотехнологиядан экологияға зиянды қалдықтар бөлінбейді, экологиялық тұрғыдан өте пайдалы. Информациялық технологияда да дағдарыс жасайды. Нанороботтар өзге планетада адамдарға қолалы жағдай жасай алады, адамзат арманын жүзіеге асырады. Аналитикалық сараптаманың редакторы Джон Волфе «Дүние жүзі жаңадан құрылады. Нанотехнология ғаламшарымызды таң қалдырады» деп жазады[24].

Қазір ең маңызды, ең толғандыратын  тақырып нанороботтарды наномедицинада қолдану болып тұр. Наноробот  қан, лимфа және жүйке жүйесі арқылы ағзаға зиян келтірмей микроорганизмдер мен вирустарды және рак клеткаларын  жояды. Сонымен қатар олар керекті  дәрі-дәрмекті қажетті орынға жеткізеді, өзге ағзаларға кедергі болмайды. Нанотехнология мәңгілік өмір сыйлайды, өйткені наномедицина жансыз жасушаларға  қайта жандандырып, жасарту қабілетін  ие. Scientific Americsn журналының мәлімдеуінше жуық арада почна маркасының көлемінде  медициналық құрылғылар жасалынады. Ол құралды жарақаттанған жерге  қою жеткілікті, ол қан анализін өзі жасап, керекті медикаменттерді  қанға сіңіреді.

Нанороботтар арқылы біз  өзге планетадағы тіршілікті жүзеге асыра аламыз. Көптеген молекулалы-роботтарды жердің айналасына орналастырмыз, олар жақын жердегі планеталар, айды, астероидтарды ретке келтіреді, адамзат тіршілік ете алатындай  жағдай жасайды. Көміртегі нанотрубасынан ғаламдық лифт жасау жоспарланып  отыр (NASA және LiftPortInc компаниясы). Бұл  жоба бойынша 2018 жылдың 12-сәуірінде  лифтті шығару керек.

Нанотехнология керемет  әскери келешек. Әскери нанотехнология негізі алты сфера бойынша зерттеулер жүргізеді: көрінбейтін технология (көрінбейтін ұшақ, тікұшақтар); энергетикалық  ресурстар; өздігіне құрылатын жүйелер (мысалы бұзылған, істен шыққан танктер  мен ұшақтарды автоматты түрде жөндеу); байланыс; сонымен қатар химиялық және биологиялық ластануды анықтап, залалсыздандыру. Соңында қоршаған орта адамзат үшін қолайлы, тиімді болады.

Жалпы нанотехнологияның  экономикаға, медицина саласына берерi мол. Сондықтан оны болашақтың ғылымы деп санайды. Нанотехнологияны ең бiрiншi Американың ғалымдары ашқан екен. Лазерлiк қуаттағы атом көмiрқышқылдары бiр-бiрiмен қосылып, ерекше қабiлетi бар өзiндiк нанотүтiктер мен кiшкентай шарларды түзедi. Оны ғылыми тiлде фуллерен немесе капсул деуге болады. Олар табиғаттың агрессивтi факторларына өте төзiмдi келедi. Бұл салада әзiрге Америка көш бастап тұр. Дүниежүзi бойынша нанотехнология саласындағы зерттеулерге жылына 4 млрд. АҚШ доллары жұмсалады. 2015 жылы осы әдiс арқылы шығарылған тауарлар мен көрсетiлетiн қызмет көлемi 1 триллион долларға жетедi деп күтiлуде. Әлемнiң 30 елiнде нанотехнология жөнiнде ұлттық бағдарлама қабылданған. Соңғы жылдары 1600-ден астам нанотехнологиялық компаниялар мен ұлттық орталықтар құрылған. Ғаламтордағы дерек осындай. Ал, Қазақстанға келсек, рас, әзiрге бұл салада «мiне» деп көрсететiндей өз зерттемелерiмiз жоқ. Егер бизнес пен ғылым бiр-бiрiне бетпе-бет келiп, ынтымақтаса жұмыс iстесе, өнертапқыштарымыз өздерiнiң ғылымдағы жетiстiктерiн тәптiштеп қорғай бiлсе, ғалымдардың бетi берi бұрылуы мүмкiн[25].

Нанотехнология саласы енді ғана дамып келе жатқанымен, оның жемістері  әскери, әуе және космонавтика салаларында  баяғыдан бері қолданылып келеді. Бірақ, құпиялық жағдайға байланысты, бұл технология туралы ақпарат тек ғалымдар мен әскер басшыларына ғана белгілі болатын. Кейінгі кездерде алынған нанотехнология нәтижелерін өндірісте (медицина, электроника, ауыл шаруашылығы, машина құрастыру т.б.) көптеп қолдану мүмкіндігінің ашылуына байланысты, алдыңғы қатарлы дамыған мемлекеттерде көптеген зерттеу жұмыстары жүргізілумен қатар, сол зерттеулерге байланысты қолданылатын техникалар өндіріліп жатыр.

Қазақ жерінде нанотехнологияларды  дамыту мақсатымен мемлекет тарапынан  қолдау көрсетіліп жатыр. Мемлекет басшысы Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаевтың жетекші он жоғары оқу орындарында инженерлік зертханалар құру тапсырмасына байланысты мемлекет тарапынан қаржы бөлініп, сатып алынған электронды микроскоптар, спектрометрлер т.б. құралдар нанотехнология элементтерін жүзеге асыруға мүмкіндік берумен қатар, оның әрі қарай дамуына үлес қосып жатыр. Ал көлемді зерттеу жүргізу қиын іс болғандықтан, көптеген зерттеулерді шет мемлекеттерде жүргізуге мәжбүр болып отырмыз. Себебі, нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика сынды ғылымды жетік меңгерген, біліктілігі мол мамандардың бірлесе отырып жұмыс істеуін қажет етеді. Бұған қоса, мамандар заманауи техникамен жұмыс істей білуі қажет. Ал ол үшін, әрине, мол тәжірибе қажет. Ал «Болашақ» бағдарламасының ғылыми тағылымдамадан өту бастамасы мамандарымыздың біліктілігін арттыруға мүмкіндік беретіні сөзсіз.

2003 жылдан бастап қазақ  ғалымдары жоғарыда айтылған  ғылым саласында жаңалық ашуға  қолдарындағы бар күшті салып келеді. Елімізде нанотехнологиялық зерттеулерді жүргізетін зертханалар бой көтеріп, арнайы ғылыми ұжымдар құрылған болатын. Алайда, еліміз нанотехнология саласында ғылыми терең зерттеулер жүргізуге арналған қымбат құрылғыларға қол жеткізе алмай жүр. Осының салдарынан біздің ғалымдарға зерттеулерді көрші мемлекеттердің ғылыми-технологиялық зертханаларында жүргізуге тура келеді. Елімізде ғылым мен техниканы қатар дамыту - елімізде зияткерлік әлеуметті сақтау мен дамытуға, оған қоса, республикамыздың қаржылай-экономикалық жағдайдың дамуына үлкен ықпал етеді[26].

Нанотехнология - ХХІ ғасырдағы  ғылыми-техникалық дағдарыстың жетістігі десек, қателеспейміз. Өкінішке орай, адамдарға бүгінгі нанотехнологиялар 50 жыл бұрынғы ядролық технология тәрізді таныс емес дүние болып тұр. Себебі, бүгінгі өндіріс пен ғылымның дамуына жаңа бағыт берген нанотехнология жайлы айтылатын ақпарат жоқтың қасы. Дамыған елдердің осы саладағы жетістіктері таң қалдырарлық. Көршілес жатқан Ресей бұл саланы дамытуға 180 млрд. доллар көлемінде қаражат бөліп отыр. Нанотехнология саласына көңіл бөлген елімізде ұлттық зертхана құрылып, жаңа зерттеулерді жүргізуге арналған жаңа құрылғылар мен технологиялық жүйелер көптеп сатып алынуда.

Сонымен, нанотехнология дегеніміз - молекулалардың жиынтығынан құрылған ерекше бір физикалық қасиеті бар материал. Немесе бір сөзбен айтқанда, заттың бөлшегінен тұтас бір жаңа дүние ойлап шығару дегенді білдіреді. Мәселен, қазір Жапония елінде осы нанотехнологияның арқасында 18 келілік бронды сауыттың орнына жеңіл, әрі киюге ыңғайлы көміртекті бронды жейде жасалынып отыр. Шетелдегідей көп болмағанымен, мұндай жаңалықтан қазақ ғалымдары да құр алақан болып отырған жоқ. Мұрат Құрмашұлы әріптестерімен бірге дәрілік нанокапсула жасап шығарған болатын. Оның ерекшелігі болмашы ғана бөлігін сырқат жүрекке жақса, науқас инфарктан жылдам оңалады. Бұған қоса, нанокапсуланың әсері өте тез.

 

 

2.2. Нанотехнологияның Қазақстан мен шет елдерде дамуы

 

 

Алматыдағы Әл-Фараби атындағы ұлттық университет жанынан, нанотехнологияларды  дамытатын жаңа зертхана ашылды. Онда отандық мамандар ғылыми-зерттеулер жүргізіп, жиырма бірінші ғасырдың серпімді жобаларын әзірлейтін болады. Бүгінгі таңда, нанотехнологиялар  адамзаттың ең биік жетістігі. Осы технология арқылы шаштан 100 есе жіңішке нысанаға ұңіліп, галактика сияқты шексіз нәрсені  оп-оңай зерттеуге болады. Жаңа құралдардың баста ерекшеліктері, компьютерге тиімді команда беру арқылы, оларды қашықта басқаруға да болады.

Бұл құралдарда СТМ деген магнитті ине қолданылады. Бұл құрал арқылы заттың миллиондаған атомға қалай ыдырап жатқанын байқауға болады.

Бүгінгі күні нанотехнологиялар, түрлі салаларла кеңінен қолданлады. Олардың көмегімен, спортқа қажетті құралдар, транзисторлар, азық-түлік өнімдерін қаптайтын пленка, косметика және киім жасалады. Адамзаттың болашағы, осы нанотехнологияларды дамуымен нығыз байланысатын болғандықтан, Қазақстанда наноиндустрияны дамытатын арнайы бағдарлама әзірленіп, мемлекет басшысы қысқа мерзімде осы саланың ғылыми-техникалық негізін қалап, наноматериалдар мен нанотехнологияларды дайындауға кірісу турасында міндет қойған болатын.

2007-2008 жылдары отандық жоғары оқу орындарында инженерлік бағыттағы 15 ғылыми зертхана құрылып, жұмыс істей бастады. Бұл салаға республикалық бюджеттен азды-көпті қаражат та бөлінген. Алдағы 10 жылда нанотехнологиялық материалдарды қолдану тәсілімен шығарылатын бұйымдардың көлемі триллион доллар болады деп күтілуде. Бүкіл әлем аса бір құштарлықпен айналысып отырған нанотехнологияны дамытуды қолға алмағанды айтпағанда, оның не екенін, пайдасы қандай болатындығын біз әлі күнге дейін жетік білмейміз. Ресей мемлекеті нанотехнологияны дамытуға бір миллиард АҚШ долларын бөліп, зертханалар ашуда. Біз олардан қалыспауымыз қажет.

Сол жылдан бастап еліміздің 10 алдыңғы қатарлы жоғары оқу орындарында қазіргі талапқа сай жабдықтармен жабдықталған инженерлік зертханалар ашылған болатын. Солардың қатарында Әл - Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университеті мен М.Х Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университетіндегі «Наноинженерлік зерттеу әдістері» зертханасы. Әл-Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университетінде аты дүние жүзіне мәшһүр профессор Г.А. Мун, Тараз мемлекеттік университетінде профессор И.И. Бекбасаров басшылық жасайды. 2011 жылы Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе мемлекеттік университетінде "Нанотехнологиялар" оқу-ғылыми зертханасы ашылды. Тараз мемлекеттік университетінде бүгінгі күні электронды микроскоптар мен рентгендік микроталдаулар жасалып, құрылыстық, композициялық материалдарды, азық-түлік өнімдерін физикалық-химиялық зерттеу әдістері жалғасын табуда[27].

Оқу орнына мемлекет тарапынан бөлінген қаражатқа жапондық JSM7500F микроскопы алынды. Бір айта кетерлігі, мұндай микроскоп Қазақстанда екеу ғана, оның екіншісі Республикалық ядролық физика ғылыми зерттеу институтында. Бір жағынан мақтаныш болғанымен, бұл ретте аталған микроскоп бүгінгі таңда алдыңғы қатарлы деп те айтуға болмайды. Өйткені, жапондарда бұл жабдық ескірген болып есептеледі. Қазіргі уақытта дүние жүзінде 1600 ғылыми-техникалық компаниялар мен фирмалар, зертханалар мен орталықтар нанотехнологиялық зерттеулермен айналысуда. Оның 28 пайызы АҚШ-та, 24 пайызы Жапонияда, 10 пайызы Ұлыбританияда, 9 пайызы Алманияда, және 5 пайызы Австрияда екен. Франция, Италия, Қытай елдері 3 пайыздан, басқа мемлекеттер, соның ішінде Ресей барлығы 14 пайызды құрайды. Ал, Қазақстан сол он төрт пайыздың ішінде де жоқ. Осыдан-ақ елімізде бұл саланың дамуының мән-жағдайын білуге болады.