Нанотехнологияның даму тарихы және оның жетістіктері

Қазір еліміздің ірі жоғары оқу орындарында 9 инжирингтік зертханалар  жұмыс істейді. Бірақ ұлттық зертханадай  ғылыми орталық әзірше жалғыз. Сондықтан  алдағы уақытта осындай тағы 4 зертхана ашу жоспарда бар. Онда негізінен  мұнай-газ саласына қажетті ақпараттық және биотехнологиялар әзірленетін  болады.

Қазақстанда наноғылымы мен  нанотехнологияны дамыту үшiн 2007-2009 жылдарға арналып бағдарлама қабылданғанды. Жоғарыда аталынған бағдарлама нақтылы  жобалардан тұрады. Мұндай наножобалардың бағасы мен оны орындаушылары  белгiленген. Жобада Ұлбадағы металлургия  зауыты шығаратын бериллийдiң негiзiнде  конденсатор алу белгiлендi. Бұл  жобаны зауыт қаржыландырады. Бiрақ, оны тәжiрибелiк үлгiге жеткiзуге мемлекеттiң қатысуы қажет. Кремний  өндiру саласымен тiкелей байланысты бiрнеше жоба бар. Кремний шикiзаты күн батареяларын орнатудағы негiзгi материал болып табылады. Елiмiздiң  жер қойнауында осындай 85 миллион  тонна шикiзат бар. Қазақстан ғалымдары  түрлi компаниялармен бiрлесе отырып, кремний өндiру арқылы келешекте  фермерлiк шаруашылықтарға арналған күн батареяларын шығаруды жоспарлады. Бiрақ, бұл бағдарлама ауылды дамыту бағдарламасымен тығыз байланысады. Дамыған Еуропада жылу көздерiн алмастыратын салаға қаржылай қолдау жасалады. Күннiң, желдiң, судың қуат көздерiн пайдалану  жылына 300 тәулiк бойына күн шығатын, күштi жел соғатын, оңтүстiк-шығыс  аймақта тау өзендерi сарқырап ағатын Қазақстанның экономикалық-әлеуметтiк  дамуы үшiн өте пайдалы. Алыстағы жайылымдар мен егiншiлерге түгелдей электр желiсiн апару тым қымбатқа түседi. Нанотехнологияның тәжiрибесi күн сәулесi батареялары көрсеткiшi 36-40 пайызға жеткiзiлгенде ғана бәсекелестiкке  қабiлеттi болатындығын көрсеттi. Бұл  бағытта ТМД елдерiнде ортақ  мақсатқа жұмылған iс-қимыл қажет.

Қазақстанда келешектiң ғылымы аталынған нанотехнологияның араласатын салалары кеңейе түстi. Қазiргi уақытта  биологтар клеткаларды жандандырумен  шұғылданады. Медицина нанодеңгейде дәрi дайындайды. Қазақстандық ғалымдар наноғылымының  қоғам үшiн пайдалы әрi тиiмдi қызмет көрсетуiне айрықша көңiл аударады. Мәселен, жылдың әр мезгiлiнде елiмiздiң  тұрғындарына тұмаудың үлкен қолайсыздықтар тудыратыны белгiлi. Бұл сырқат азаматтардың бұрынғы ауруларын қоздырып, жұмысына, оқуына, қалыпты демалысына үлкен  зиянын тигiзедi. Осындай әлеуметтiк  зардаптың алдын алуды көздеген ғалымдарымыз қазiр нанотехнологияның  негiзiнде тұмауды емдейтiн дәрi жасауға кiрiстi. Ғылым мен өндiрiс  бiрлесе жұмыс жасағанда жоғары тиiмдiлiкке қол жеткiзiледi. Электролиздеу  жолымен кәсiпорындарда мыстың майда ұнтақтары шығарылатынын әркiм-ақ бiледi. Осындай әдiс арқылы мотордың iшiндегi шағын «жараларды емдеуге» болады екен. Майға араласқан мыс ұнтақтары мотордың iшiндегi жарықшақтарды бiтеп, тегiстейдi екен. Наноғылымының жаңалығы осындай тиiмдi болады. Мұндай наножобаға келешекте автокөлiк өндiрiсiмен айналысатын кәсiпкерлер ынта-ықылас танытатыны анық. Өйткенi, осы әдiс арқылы қымбат механизмдi ұзақ уақыт пайдалануға мүмкiндiк туады. Қарағандылық ғалымдар электр қуатын екi есе үнемдейтiн наноматериал жасауда [28].

Наноғылымы мен нанотехнология туралы әңгiмелегенде оны дамыта отырып, келешекте оның үлкен әрi тиiмдi өндiрiске ұласатынын көрмеуге болмайды. Қазiргi таңда жедел дамып  келе жатқан мұнай-газ және аграрлық кешен саласына наноғылымын қолдану  осындай ойларға жетелейдi. Мұнай  саласы қазiр нанотехнологияның  арқасында жұмыс өнiмдiлiгiн бiр  жарым есеге арттыратын катализаторлар алды. Ол сондай-ақ мұнай өнiмдерiнiң  сапасын жақсартты. Аграрлық саланың  мол мүмкiндiктерiн тиiмдi пайдалану  қолға алынды. Жергiлiктi ғылыми-зерттеу  институттарымен бiрлесе отырып, биологиялық бағыттағы жұмыстар жүргiзiлуде.

Жоғарыдағы нанотехнологиялық  жұмыстарды «Жер, металлургия және байыту жөнiндегi ғылыми орталығы» АҚ орталық ұйым ретiнде бағыттап, үйлестiредi. Бұған қоса, аталған мекеме белгiленген жобаларды ең болмағанда тәжiрибелiк  үлгi дәрежесiне жеткiзу үшiн оны қаржыландырады. Алдағы уақытта бұл мекеме нанотехнологияны дамытуға мүдделi ұйымдармен жұмыс  жасай отырып, олардың iс-қызметiн  үйлестiрiп, есебiн тыңдауды белгiледi.

Ғылыми ортада қазақстандық нанотехнологиялық идеялардың өмiршеңдiгi мен оның шетелдiк компаниялар  мен кәсiпкерлер тарапынан зор  сұранысқа ие болып, озық идеяларымыздың кәдеге асып жататыны жиi сөз болады.

Қазiргi уақытта физика-техникалық институт халықаралық патентке ие болды. Бiрақ кез келген елдегi патентке қолдау жасау үшiн 50 мың АҚШ долларын төлеуге тура келедi. Соған қарамастан барлық елдердегi ғылым мен техниканың соңғы жаңалықтарын жiтi қадағалап, ақпарат алмасып, қоян-қолтық жұмыс жасауға тура келедi.

Нанотехнология жетістігінің мысалы ретінде IBM фирмасының лабораториясында алғаш Бихи мен Рорер жасаған сканерлейтін тунелді микроскопты (СТМ) айтуға болады. Бұл микроскоптың көмегімен алғаш алтын, сосын кремний бетінің атом деңгейіндегі суретін алған. Сканерлейтін тунелді микроскоптің жұмыс органы тоқ еткізетін металдық ине тәрізді - зонд. Зонд зерттелетін үлгі бетіне ете жақын ара қашықтықта(Н"0,5 нм) қойылады, нәтижесінде зонд пен үлгі арасында беттің күйіне байланысты езгеріп отыратын тунелдік тоқ пайда болады. Осылайша, тунелдік тоқтың өзгеру шамасын өлшей отырып немесе керісінше оны тұрақты етіп (зондтың төмен жоғары қозғалта отырып) беттің сканерлеп, компьютерде оның суретін алуға болады. Бұл әдіс тек атомдық құрылымдарды зертеумен шектелмей, денелердің физикалық қаситеттерін зерттеуге мүмкіндік береді. Тіпті қазіргі сканерлейтін тунелді микроскопты жеке атомдарды алып, оларды жаңа орынға тасуға, атомдық жинақ жасауға мүмкіндік береді.

Дүниежүзiнiң ғалымдары  ХХI ғасырда нанотехнологияға жаппай бетбұрыс жасады. Ең үздiк техникалық жетiстiктерге қазiргi жағдайда тек қана наноғылымының мүмкiндiктерi арқылы қол жеткiзуге болады. Наноғылымының  озық технологияларын игерiп, оны  өндiрiсте қолдануда АҚШ, Қытай, Жапония, Германия, Франция мемлекеттерiнiң  ғылыми-өнеркәсiптiк кешендерi алдыңғы  лекке шықты.

Озық технологияны солай  өз ырғағымен, табиғи қарыштатып дамытқан жетекшi елдер қазiрдiң өзiнде осы  саладағы қарқынды даму бағдарламаларын  жүзеге асыруда. Американдықтар тiптi нанотехнологияны дамытудың Ұлттық бастамасын қабылдап үлгердi. Бiздiң елiмiзге жағрафиялық  жағынан жақын орналасқан Қытай 2000 жылдан бастап нанотехнологияның  дамуына аса көп мөлшерде қаржы  жұмсайды. Қытайда қазiр осы бағытқа  негiзделiнген қырық мыңға жуық кәсiпорындар құрылған. Ресей мемлекетi осындай  бағдарламаның жүзеге асырылуына 13 миллиард АҚШ долларын жұмсауды белгiледi.

Ресейдің оңтүстік өңірінде өзінің «силиконды жазықтығы» пайда  болады. Таганрог қаласында мемлекеттегі ең ірі нанотехнологиялық орталық  ашылды, орталық соңғы үлгідегі техникалармен  жабдықталған. Ондағы ғалымдар ұзағымен екі жыл ішінде сенсациялық жаңалықтар ашатындарына нық сенімді.

Нанатехнология орталығы – Ресейдегі ең заманау, ең озық технологиямен жабдықталған бірегей орталық болып саналады. Оңтүстік Федералды Университеттен ашылған, ол Оңтүстік Федералды Университеттен ашылған, ол Оңтүстік жоғарғы оқу орындарының жетекшісі.

Орталық құрамына Таганрог радиотехникалық университеті де енді, сол күннен бастап нанофабрика ашылды.

Наноәлемге қажетті білікті мамандар қажет. Мамандар бұл дүние жүзінде жетіспейді, тіпті жоқтың қасы. Ғалымдар атомдарды шаршы тәрізді етіп орналастырып, олардан болашақ материалдар жасап шығаратын болады[29].

Нанотехнология – адам көзіне көрінбейтін дүние, сонымен  қатар ол өте күрделі. Ол таза бөлме  секілді, шаң қонбайтын қабырғалар, электростатикалық едендер жоғарғы  жағын арнайы вентилация орналастырған. Ылғалдығы – 60 %, ауаның тұрақты температурасы 21,1^оС. Кез-келген микроклимат қайтымсыз нәтижелер алып келеді. Мысалы шаңның өзі бір нанометрдің көлемінен мыңдаған есе ауыр. Егер бір шаң элементтің бетіне түссе, ол бетонмен ұялы телефонды ұрғанмен тең.

Бұл құрылғыларда қарапайым  келешек электроникасы жасалатын  болады. Қазір бүкіл әлем электроника  және компьютермен қатар өмір сүреді, ал келешек электрониканың тағдыры  осы құрылғыларда.

Қазіргі таңда бұл орталық  үлкен жетістік болып саналады. Бұл  орталыққа рекордты қарса жұмсалуда  – жарты миллиард рубльдің көлемінде (бір микроскоптың өзі жетпіс сегіз  миллион). Мұнда студенттер өз қолдарымен зерттеу жұмыстарын жүргізе алады, оларға мемлекет үлкен үміт артып  отыр.

Баршамызға белгілі ГЛОНАС жүйесіне элементті база қажет, бірақ  елімізде жүйеге сай келетін база жоқ, сол себепті біз бұл базаны шет елден алуға мәжбүр. Бірақ бір қуандыратын жағдай біз отандық мамандар және сатып алынған құрылғылардың арқасында ГЛОНАС үшін ресейлік элементті базаны ала аламыз.

Пристон зерттеушілері жаңа лазерлі генерацияның типін ашты. Ғылыми топ Пристон Университетін басқарған, жартылай өткізгіш материалдарға жаңа механизмді лазерлі генерация ойлап тапты. Бұл жаңалық бұрынғы лазерлерге қарағанда қатты, жоғарғы температурада жұмыс жасай алатын болады. Бұл ғылыми топтың жетекшісі Пристон Университетінің жанынан құрылған The Mid Infrared Technologies for Keatth and Envivonment ғылыми ізденіс орталығының директоры, инженер электрик Клер Гмахл. Зерттеу нәтижесі интернет-басылымының желтоқсандық санында жарияланған болатын[30].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 

 

Жаһандану дәуiрiнде наноғылымы мен  оның технологиясы осылай кең өрiстеп, өндiрiстi барлық қырынан жаңартып, тиiмдi әдiстерге барынша жол ашты. Бұл  жерде тек жаңалық ашып қана қоймай, оның өндiрiске енгiзiлуiн қадағалау, жұмсалынған қаржының мол қайтарым беруiне қол жеткiзу маңызды. Шағын  және орта бизнес саласының кәсiпкерлерiне елiмiздегi нанотехнология өскiндерiнiң  берерi аз емес. Қазiр Қазақстанда  алты компания нанотехнологияның жобасымен  жұмыс жасауда. Ал, жаңалыққа құштар ғалымдарымыз болса өздерiнiң iзденiстерi мол табыс әкелген сайын қанаттанып, наноғылымының тұңғиығына қарай  ұмтыла түседi.

Егер адамзат нанотехнологияны дұрыс, бейбіт бағытта дамытса біздің әлем гүлденер еді. Нанотехнологиядан  қару жасау қаупі бар, егер расында  ондай қару жасалса өмір бітті  деген сөз, бірақ ондай ойларға  бармай біз нанотехнологияны одан ары  дамытуымыз керек. Нанотехнологияның  жәрдемінде адамзат өмірі қарапайым, мәңгілік бір сөзбен айтқанда керемет  болар еді.

Әйтсе де, елімізде нанотехнологияны дамытудың алдыңғы шарттары жасалған. 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 10-15 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.

Сонымен, нанотехнология – бұл адамның көзіне көрінбейтін майда бөлшектерді белгілі бір ретке келтіре отырып, оның ерекшеліктерін алдын-ала белгілеп беру арқылы әлдебір құрылымды қарастыруға қажетті жекелеген атомдарды ыңғайлап орналастыру. Нанометр дегеніміз бір метрді миллиардқа бөлгендегі ұсақ бөлігі (1 нанометр=10^-9 метр). Нанотехнология – осындай кішігірім өлшемдермен айналысатын ғылым. 1986 жылы сол кездегі студент Эрик Дрексел «Жасампаз машина» атты футуристік эссесінде алғаш рет «молекулярлы технология» деген сөз тіркесін қолданған болатын. Эрик Дрессел фантаст-жазушы Станислав Лемнің тұжырымдамаларына өз ойындағы қиялдарды үстей отырып, «Саналы тіршілік ортасының» негізгі бейне-кескінін ойлап шығарған. Осы болжамға сәйкес, XXI ғасырда нанороботтар мен технологиялар әрбір ағзаның, заттың құрамына енгізіледі де, адамзат өзін қоршаған әлеммен бірге тұтастай саналы суперкомпьютерге айналады. «Нанотехнология» деген сөзді өзіміздің қазақ тілінде түсіндіретін болсақ, «кішкентай өлшемді технология» дегенді білдіреді. Бұл жерде «нано» сөзі «миллиардтың бір бөлшегі» деген мағынаны береді. Қысқасы, кез келген заттың миллиардтан бір бөлшегі бастапқы тегінен ерекшеленді де, басқа физикалық қасиеттерге ие болады. Міне, осы заңдылық арқылы, яғни, материяның белгілі бір күйден екіншісіне өту кезіндегі өзгерістер арқылы өмірге, бұрын ешкімге белгісіз жаңа технология еніп жатыр. Қазіргі заманауи «сандық» технологиялармен үйлесімді жұмыс істейтін электронды құрылғылар – осы нанотехнологияның жемісі десек, қателесіп отырған жоқпыз. Бұған мысал ретінде байланыс саласындағы талшықты-оптикалық жүйелерді жатқызуға болады. Яғни, ешқандай сым-баусыз ақпараттарды бір нүктеден екінші нүктеге ауа ағынындағы талшықтарды өз еркіміз бойынша басқару арқылы оп-оңай жеткізе аламыз. Менделеев кестесіндегі көптеген химиялық элементтер нанотехнологияның әсерінен өзгерістерге ұшырап, басқа да бір қасиетке ие болып жатқаны осылайша анықталған болатын. Қысқасы, нанотехнология адамзат өміріндегі ең төңкерісті жаңалықтардың бірі болды десек, артық айтқандық емес. Ал оның бүгінгісінен болашағы әлдеқайда «жемісті».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

 

 

1 Муканов Д.А. Индустриально-  инновационное развитие Казахстана: потенциал и механизмы реализации.- Алматы: Дайк- Пресс, 2004- 274 с.

2 Основные направления  развития и размещения производительных  сил Казахстана на период до 2015г. //Под ред.А.Е.Есентегулова и  Ж.А.Кулекева- Алматы: РГП « Институт  экономических исследований», 2002- 656с.

3 Формирование технопарков  и технологических бизнес - инкубаторов  //Промышленность Казахстана.2003, №11. 15-29 С.

4 Давильбекова Ж.К. Особенности  реформирования промышленности  Казахстана в переходной период (теория, методика, практика). - Алматы: РГП «Институт  экономических  исследований», 2000. - 14 С.

5 Ермаков В.А. Казахстан  в современном мире. Алматы: Каржы-  Каражат, 1998. 152-189 с.

6 Материал – энциклопедия Wikipedia (http://www.wikipedia.org);

7 Марк Ратнер, Даниэль Ратнер Нанотехнология: простое объяснение очередной гениальной идеи = Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea. - М.: «Вильямс», 2006. - С. 240. - ISBN 0-13-101400-5

8 Малинецкий Г. Г. Нанотехнологии. От алхимии к химии и дальше// Интеграл. 2007, № 5, с.4-5.

9 К. Жоаким, Л. Плевер. Нанонауки. Невидимая революция. - М.: Колибри, 2009.

10 Демина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей  среды. М.: Аспект Пресс, 2000. - 229 с.

11 Экология: учебник для  вузов / Цветкова Л.И. М.: Изд-во  АСВ СИб.: Химиздат,1999. - 320 с.

12 Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человека. М.,1998г. - 109 с.

13 Аманбаев Д.Б., Смагулов  З.М., Обухов Ю.Д.Өндірісте еңбек  қорғау  негіздері. - Қарағанды: ҚарГТУ,1995г. - 202 с.

14 С. А. Кутолин По пути нанотехнологии (1971—2001 гг.)

15 Димаев К.М. Направления  приоритетных исследований в  химии и химической технологии (Хим. промышленность – 1988 №8).

16 Лернер П.С. Подготовка  кадров для перспективного производства (инженрного – педагогического  аспекта) - М.: 1989. - 269 с. 

17 Технология важнейших  отраслей промышленности - М.: Высшая  школа, 1985. - 322 с.

18 Бушмич А.Г. Экономика  и организация промышленного  производства. - М.: Просвещение, 1982. - 165 с.

19 Попов Михаил Евгеньевич Танигучи, Норио «Словарь нанотехнологичных терминов», 1992 - 560 с

20 Национальный информационно-аналитический центр "Нанотехнологии и наноматериалы" - http://www.iacnano.ru/21 Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение ( волокна и нити). Учебник для вузов. 2 изд, перераб. и допол. - М., легрпомбытиздат, 1989-272 с.