Нанотехнологиядағы наноматериалдардың маңызы

 Баймаханова Бану,

 №45 мектеп-гимназияның химия-биология пәні мұғалімі

 Талғар ауданы, Бесағаш аулы

Қазіргі білім беру жүйесінің басты мақсаты – бәсекеге қабілетті маман даярлау. Педагог қауым, жалпы қоғам «Қазақстан Республикасында білім беруді және ғылымды дамытудың 2015-2019 жылдарға арналған мемлекеттік бағдарламасы қазақстандық оқушылар үшін бірқатар жаңашылдықтар мен өзгерістерге толы болмақ. Бұл жұмыс Президент Нұрсұлтан Назарбаевтың «100 нақты қадам» Ұлт жоспарның 76,77,78,79-қадамдарында көрсетілгенін айтуға болады. Бағдарлама білім мен ғылымның рөлін арттырып әлемдегі дамыған 30 елдің қатарына қосылуды көздейді.

Нанотехнология деген сөзді қай жерден естіп жүрміз? Әрине, жаңа озық технологиялар мен маңызды салаларда пайдаланылып жүр. Әр заманына қарай ғылым да жан-жақты өрбіп астасып отырады. Нанотехнологияның міндеті наноөлшемді материалдар санын толықтыру, алыну, пайдалану мүмкіндіктерін жоғарылату.

Нанотехнология (грекше nanos – ергежейлі және технология) — бұл көзге көрінбейтін аса ұсақ бөлшектерді ретке келтіре отырып, әлдебір құрылымды құрастыруға қажетті жекелеген атомдарды қажеттілігімзге қарай орналастыру. Кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химиялық қасиеттері бар молекулалар, наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=10−9 метр). Нанотехнология осындай деңгейдегі өлшемдермен айналысады. Ал наноматериалдардың өзге материалдардан айырмашылығын қарастыратын болсақ, Заттың құрылымы неғұрлым кішірейген сайын оның физикалық қасиеттері (электрөткізгіштік, оптикалық сыну коэффициенті, магниттік қасиеттері, беріктілік, термотұрақтылық) өзгеретінін байқаған зерттеушілер нанодеңгейдегі микроқұрылымды өнімдер шығарды.   Осындай технологияларды мектеп табалдырығынан факультатив сабақтарында оқушылардың білімдерін толықтырудың маңызы зор. Өйткені наноғылым және нанотехнология бір-бірімен байланысты ғылымның үш бағытынан –физика, химия және биологиядан тұратын күрделі кешенді құрайды.

Материалдар өндірісі. Құрылымның наноөлшемдегі элементтерін синтездеп одан ерекше қасиеттер мен функцияларға ие, айтарлықтай үлкен құрылымдар жинау мүмкіндігі материалтану мен өндірістің көптеген салаларында революциялық өзгерістерге алып келеді деп күтілуде. Осындай наноқұрылымды пайдалану өте сапалы, жеңіл, әрі берік материалдар алып, олардың пайдалану құнын өте арзандатуға мүмкіндік береді.

Бағзы замандарда қиял ертегілерде қияндағыны көз алдына елестету, сиқырлы сусындар, адамның фантазиялық ойынан туындаса, нанотехнологияның дүниеге келуі бір ғажайыптың әсерінен дамуы іспеттес. Өйткені әлеуметтік желілерде қаптап жүрген видеороликтерде көрінбейтін жамылғылар (невидимый плащ), өзіне бояу, су жұқтырмайтын киімдер бұлардың барлығы нанотехнологияның жетістігі десек қателеспейміз.  Оқушылардың осындай қызығушылықтарын оятататын жаңа бетбұрыс әбден керек. Ғылымның жаңа ашылулары мектеп қабырғасынан қалануы тиіс. Ғылыми лабораториялармен бірлесе отырып нанотехнологияның жаңа жетістіктерімен оқушыларды хабардар етіп отыруымыз керек.

ХХІ ғасырдың басты мәселесі адамның сұранысын қанағаттандыратын материалдар өндіру болса, тығыздығы аз, электрөткізгіштік, бойынан жылу бөлмейтін, өте берік материалдардың саны күннен күнге артып отыр. Ондай материалдар көміртектің жасанды жолмен өндірілген аллотропты түрөзгерістері фуллерен, нанотүтікшелер, наноталшықтар ерекше атап өтуге болады. Көміртектің осы уақытқа дейін тек екі ғана аллотропты түрөзгерісі алмаз бен графит белгілі болды. Болаттан 50 есе берік материалдың болашағы өте зор. Оқушылар мектеп бағдарламасынан көміртекпен таныс. Көміртектің бейметалдық қасиетінен өзгеше қасиеттерге ие болатынын нақты көздерін жеткізетін мәліметтермен құлағдар болып отырулары тиіс. Наноматериалдардың тағы басты бағыт наномедицинаның дамуы. Таяудағы жылдары адамның тіндері бойымен өз бетінше қозғалып жүретін және биологиялық заттардың орналасқан әрі шоғырланған жерін анықтауға мүмкіндік беретін молекулалық құрылымдар жасауымыз мүмкін, — дейді Ресей ғылым академиясының академигі, профессор Юрий Евдокимов. 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. Көптеген аурулардың емінің табылуы осы технологияның басты жетістігі болмақ.

Қорыта келе оқушының жаңа технология жетістіктерімен білімдерін ұштастырып «болашақтың материалдары» қандай бағытта дамитыны жайлы мағлұматтармен таныс болып химия-физикалық технологиялармен қаруланады. Нанотехнологияның жалпы адамзат үшін маңыздылығын ұғынады. Оның мүмкіндіктерін жоғары бағалап, қолдану аясының шексіздігін саралайды.