Нанотехнология

Нанотехнология

Қазіргі таңда нанотехнологиялар үлкен сұранысқа ие болып отыр.Нанотехнологиялардың арқасында заманауи есептеуіш машиналар мен өндірістік технологиялардың, тіпті, дәрі-дәрмектердің де өндіріліп жатқаны баршамызға құпия емес.

 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».

  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 тб.) 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 тб. 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.

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.

Қазір ғалымдар тұсауы жаңа кесілген нанотехнологияның үш негізгі міндеттерін айқындап алды. Біріншіден, осының көмегіне сүйене отырып, атомдарды өз қалауымызша тікелей орналастыру жүзеге асырылады, яғни ерекше қасиеттерге ие болған материалдар жасалады. Екіншіден, көлемдері жекелеген молекулаларға немесе атомдарға тең белсенді элементтері бар электрондық схемалардың өндірісін ұйымдастыру көзделіп отыр. Үшіншіден, ғалымдар көлемі молекулаға тең механизмдер мен роботтар, яғни наномашина жасауды көздеуде. Қалай дегенмен де, ғалымдар адам өмірі үшін күресті одан әрі жалғас­тыруда. Олардың сөзіне сенсек, таяу­дағы жылдары қолдан жасалған ДНК-молекуласының негізінде адам ағзасын микробтардан тазартуға немесе енді тамыр жая бастаған қатерлі ісік жасушасын жоюға жол ашылатын көрінеді. 

Еліміздегі нанотехнология туралы не білеміз? Қазақстанда наноқұрылымдарды зерттеу ҚР Білім және ғылым министр­лігінің іргелі ғылыми-зерттеулер бағдарламасы бойынша 2003 жылдан бастап жүргізіле бастады. Еліміздің 10 алдыңғы қатарлы жоғары оқу орындарында қазіргі талапқа сай жабдықтармен жабдықталған инженерлік зертханалар ашылған болатын. Нанотехнологиялық зерттеулерде белгілі жетістіктерге жеткен ғылыми ұжымдарды топтастырып, олардың жұмыстарын үйлестіру мақсатында Алматы қаласы маңындағы Алатау кентіндегі Ақпараттық технологиялар бағы аймағына кіретін физика-техника институты жанынан ұлттық нанотехнология зертханасы ұйымдастырылған. Мұндағы ғылыми-зерттеулер нақты жобалардан тұратын бағдарламалар бойынша жүргізіледі. 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. Электронды микроскоптар, спек­тро­метрлер, т.б. құралдар сатып алынды. Бір сөзбен айтқанда, нанотехнология дегеніміз – молекулалардың жиынтығынан құрылған ерекше бір физи­калық қасиеті бар 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. Биология ғылымдарының докторы, профессор, ҰҒА академигі Мұрат Құрмашұлы әріптестерімен бірге дәрілік нанокапсула жасап шығарған болатын. Оның ерекшелігі сол болмашы ғана бөлігін сырқат жүрекке жақса, науқас инфарктан жылдам оңалады. Бұған қоса, нанокапсуланың әсері өте тез.

Нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика сынды ғылымдарды 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. Сондықтан да «Болашақ» бағдарламасының ғылыми тағылымдамадан өту бастамасы мамандарымыздың біліктілігін арттыруға мүмкіндік беретіні сөзсіз. Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлт­тық университетінде аты дүниежүзіне мәшһүр профессор Г.Мун, ал М.Х.Дулати атындағы Тараз мемле­кеттік университетінде профессор И.Бек­басаров «Наноинженерлік зерттеу әдіс­тері» зертханаларына басшылық жасайды. 2012 жылы Қ.Жұбанов атындағы Ақтөбе мемлекеттік университетінде «Нанотехнологиялар» ғылыми зертханасы ашылды. Тараз мемлекеттік университетінде бүгінгі күні электронды микроскоптар мен рентгендік микроталдаулар жасалып, құрылыстық, композициялық материалдарды, азық-түлік өнімдеріне физикалық-химиялық зерттеу әдістері жүргізілуде. Оқу орнына мемлекет тарапынан бөлінген қаражат есебінен жапондық JSM7500F микроскопы алынды. Бір айта кетерлігі, мұндай микроскоп Қазақстанда екеу ғана, оның екіншісі Республикалық ядролық физика ғылыми-зерттеу инс­титутында. Бұл бір жағынан қарағанда мақтаныш болғанымен, аталған микроскопты бүгінгі таңда алдыңғы қатарлы деп айтуға болмайды. Өйткені жапондарда бұл жабдық ескірген болып есептеледі. Қазіргі уақытта дүниежүзінде 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. Демек, бүкіл әлем аса бір құштарлықпен айналысып отырған нанотехнологияның не екенін, пайдасы қандай болатын­дығын біз әлі күнге дейін жетік білмейміз. Еліміздің бірнеше қалала­рында нанотехнологияға байланысты халықаралық конференциялар өткізіліп жүр. Алайда жасалып, өндіріске енгізілген нақты өнімдеріміз әлі күнге дейін жоқ. Дүниежүзі ХХІ ғасырдың басынан бері нанотехнологияға ерекше көңіл бөле бастады. Кейбіреулер бұл салада «АҚШ, Еуроодақ елдері, Жапония, Қытай көшбасында келеді» дегенді айтып, әлемді дүрліктіруде. Бұл орайда нанотехнологияны алғаш ойлап тапқан қазақтар деп айтып көрсек қайтеді? Мәселен, Ер Төстік ертегісінде Күнекей қызды іздеу­ші­ге жол көрсететін, адамша сөйлей алатын құмырсқа бар емес пе еді?! Міне, сол құмырсқа қазақтар жа­са­ған алғашқы нанотехно­ло­гия­лық «өнім» болатын. Біздің халықта қолы шебер, ұста адамдар қай кезде де көп болған ғой. Олар туралы «бүргенің аяғын да тағалайды» деп аса сүйіспеншілікпен айтылады. Ал шықбермес сараңдар туралы «жұмыртқадан жүн қырыққандар» дей­тін сөз бар. Шындығында, жұмыртқа қа­бығының өзінен сан алуан өнім жасауға болатыны бүгінгі күні баршаға аян. Әттең, оны­мыз­ды шет тілдерге аударып, ағыл­шындардың да, фра­н­цуз­дар­дың да, жапондардың, қы­тай­лар­дың да назарына ұсынуға кейін­гі ұрпақтың мойны жар бер­мейді. Менделеевтің кестесіне ен­ген химиялық элементтердің бар­лығы атомдар мен мо­леку­ла­лар­дан тұрады. Бұлардың мейлін­ше шағын болатындығы сондай, қарапайым микроскоптармен көру мүмкін емес. Сондықтан да «күні кешеге дейін» осы саланы зерттейтін зертханаларында ар­найы жасалған ең үлкейткіш мик­рос­коптар пайдаланылды. Ал қа­зір олардың орнын электронды ми­кроскоптар алмастырған. Мі­неки, бүгінгі күннің өзінде тек қа­на электронды микроскоптар ар­қылы көруге болатын осынау атом­дар мен молекулаларды енді мың есе кішірейткенде алынатын өнім қандай болатынын ойша көз­ге елестете беріңіз. Бірақ бір таңға­ларлығы мың есе кішірейген жаңа атомдар мен молекулалар өз­дерінің шыққан тегінен мүлде өз­геше қасиетке ие болады. Ай­та­лық, жер бетінде кездесетін уран өзі­нің ілеспелерінен тазартылады да, бейбіт мақсатта қолданылатын энергия­ны алу үшін одан «уран түй­мелерінің құрастырмасы» жа­салады. Әлем­нің көптеген елдерінде біршама са­ла бойынша нанотехнологиялық ізденістер жүргізілуде. Қазір біз «құс тұмауы», «шошқа тұмауы» дей­тіндердің әскери үстемдікке тал­асушы мемлекеттер тарапынан жасалған бактериялогиялық қа­ру­лардың «құқайы» болуы мүмкін де­генді айта бастадық. Егер «нанотехнология адам өмірін түбірінен өз­гертеді деген мәліметке сенетін болсақ, мұның астарына терең үңілгеніміз жөн. Себебі нано­тех­но­логия арқылы адамзаттың пі­ші­мін де, мінез-құлқын да, ниетін де мүлде өзгертуге әбден болады. Ай­талық, ергежейлілер немесе алып­тар жасау нанотехнология жетіл­ген кезде қиын іс болмай қалады. Қаскөйлер мен мәң­гүрт­терді, адам-роботтарды нано­тех­нологтардың өмірге әкелуі әб­ден мүмкін. Қазірдің өзінде осы са­ла бойынша ой айтып жүрген ба­тыстық бір топ ғалым «егер на­нотехнология осы қалпымен да­ми беретін болса, онда таяудағы жүз жылдың ішінде адамдардың бір шағын тобы рақат өмір сүруші, қал­ған қалың тобы солардың құ­лы болуға ризашылықпен еңбек ете­тін мәңгүрттерге айналуы әб­ден мүмкін» деген үрейлі пікірді ай­тып жатыр. Біз на­нотехнологиялық зерттеу­лерге ин­вестиция бөлінгенде тек сол ар­қылы баюды мақсат тұтумен шек­телсек, қатты қателесеміз. Сондықтан на­нотехнология арқылы сырттан тө­нетін қатерге төтеп беретін «өнім­дер» іздеу ісіне де болашақта еліміз батыл кіріскені абзал.