Nano o‘lchamli yupqa qatlamlarning tuzilishi va xossalari

NANO O‘LCHAMLI YUPQA QATLAMLARNING TUZILISHI VA XOSSALARI

Reja:

• 
  Nano o’lchamli yupqa qatlamlarning tuzilishi
  
• 
  Nano o’lchamli yupqa qatlamlarning xossalari.
  
• 
  Nano o’lchamli texnologiyalarning yaratilishi.
  

• 
  Bugun yurtimizda yoshlarning ilm yo’lida izlanib, yangilik yaratib, muvaffaqiyat va yutuqlarni qo’lga kiritishi uchun beqiyos imkoniyatlar yaratilmoqda. Bu g’amxo’rlikka javoban iste’dod va salohiyatini ishga solib, ilmiy tadqiqotlar ustida qizg’in ish olib borayotgan yigit-qizlar shijoatini ko’rib quvonasan, kishi. «Barkamol avlod yili»da ham yoshlarimiz jamiki sohalarda ko’plab faxrli natijalarga sazovor bo’lishdi. Toshkent davlat texnika universiteti "Nanotexnologiya" kafedrasi dosenti Dilnoza Toshmuhammedova ham fizika sohasi rivojiga ulush qo’shish niyatida tinmay izlanayotgan yoshlardan biri. Yaqindagina u o’zining eksperimental tadqiqotlari asosida Respublikada birinchilardan bo’lib nanoelektronika sohasida doktorlik dissertasiyasini muvaffaqiyatli himoya qildi. Ma’lumki, hozirgi kunda yangicha amaliy usullarning asosi sifatida qaralayotgan nanotexnologiya fizika (asosan elektronika), kimyo, tibbiyot, qishloq xo’jaligi, ekologiyaga oid sohalar da yanada samarali foydalanish uchun qo’l kelmokda. Shu bois Dilnoza mazkur yo’nalishda tajriba va tadqiqotlar olib borib, noyob va yangicha xususiyatlarga ega bo’lgan nanoplyonkalar hamda nanokristallarning ion implantasiyasi usulida hosil qilinishini isbotlashga muvaffaq bo’ldi.
  

• 
  U ayni paytda o’z sohasi bo’yicha dosent, fizika-matematika fanlari doktori darajasiga erishdi. Ushbu ilmiy ishdan ko’zlangan asosiy maqsad, nanoo’lchamli materiallarni olish, ularning fizik kimyoviy xususiyatlarini o’rganish va ular asosida yangi xususiyatli elektron asboblar va qurilmalarni yaratishdir. Umuman, nanotexnologiyaning, jumladan, nanoelektronikaning rivojlanishi barcha jabhalarda ishlatiladigan elektron asboblar va qurilmalarning yangi va mukammal hamda o’ta sezgir turlarini yaratish bilan bir qatorda, respublikamiz xomashyo zahirasini 10-100 martagacha tejash hamda ekologik muhitga ta’sirini kamaytirish imkonini beradi. Ushbu tadqiqotni amaliyotga tatbiq etish, eng avvalo, kundalik hayotimizda qo’llanadigan kompyuter xotirasini kuchaytirish va uning operativ xotirasini oshirishda qo’l kelishi, mazkur qurilmaning extiyot qismlarini tashqi muhit ta’siridan asrashga xizmat qilishi bilan ahamiyatlidir. Bundan tashqari, kashfiyotdan tibbiyotda xastalikning eng og’ir asoratlarini davolashda foydalanish mumkin ekan. Misol uchun, bosh miyadagi shishlar nanorobot uskunasi yordamida aniqlanib, shu joyning o’ziga ta’sir o’tkazilib, kasallik rivojlanishi to’xtatiladi. Qon tomirlari orqali kishi organizmida paydo bo’lgan o’simtani jarrohlik amaliyotisiz butkul chiqarib yuborish mumkin bo’ladi. Kishi biror-bir kasbning boshini tutdimi, albatta, shu kasbi orqali jamiyatga nafi tegishini istaydi.
  

• 
  Yosh olima ham ayni maqsadda mamlakatimizdagi eng nufuzli oliy ta’lim dargoxlaridan biri sanalmish Abu Rayhon Beruniy nomidagi Toshkent davlat texnika universitetida faoliyat yuritib kelmokda. D.Toshmuhammedova bu yerda nanomateriallarning axborot tizimlaridagi istiq bollariga oid beshta fandan talabalarga saboq beradi. Zero, nanotexnologiya sohasini rivojlantirishda yosh mutaxassislar malakasi har jihatdan zarurdir. O’z navbatida, bu mamlakatimiz va jahon miqyosida o’tkazilayotgan ilmiy anjumanlarda faol ishtirok etishni ham taqozo etadi. AQSh, Fransiya, Germaniya, Rossiya, Qozog’iston davlatlarida bo’lib o’tayotgan xalqaro olimlar uchrashuvlarida muntazam ravishda qatnashib kelayotir. Shu bilan birga olimaning qator xalqaro tanlovlarda ishtirok etib, qo’lga kiritgan grant mablag’lari evaziga yangi-yangi loyihalarni amaliyotga tatbiq etayotgani taxsinga sazovor. O’ta egiluvchan mikrosxema. Tokio universitet olimlari Maks Plank nomidagi Berlin instituti tadqiqotchilari bilan hamkorlikda o’ta elastik va ingichka mikrosxema yaratishning uddasidan chiqishdi.
  

• 
  Bu haqida «Sayns Nyus» manbasida ma’lum qilindi. Mikrosxemaning qalinligi 2 nanometrga teng. E’tiborlisi, ushbu mikrochip organik moddalardan tayyorlangan. Ilmiy yangilikni ishlab chiqishda esa asosiy material sifatida qalinligi 12 mikrometrga teng poliamid qatlamdan foydalanilgan. Umuman, mikrosxema 26 mikrometr qalinlikda bo’lib, uni 0,1 millimetr radiusida egish mumkin. Ishlanma mualliflarining gaplariga qaraganda, yangi turdagi mikrosxemaning qo’llanish sohasi juda keng. U egiluvchan displey (ekran) va tibbiy jihozlarni yaratishda ayniqsa qo’l keladi. O’ta o’tkazuvchanlik xossasi. Uning kashf etilganiga 100 yil to’ldi. Fizikada ulkan kuch — atom energiyasi ixtiro qilinganidan so’ng ilm-fan va texnika tarakqiyotida sezilarli o’sish kuzatila boshlandi. Negaki, shu davrdan keyin fizikaga e’tibor kuchayib, insoniyat fanga global muammolarni hal etishdagi asosiy manbalardan biri sifatida qarashni o’rgandi. Bu jarayon fizik olimlarni yanada ruxdantirib, ular tomonidan bir qator olmashumul ixtirolar yaratilishiga turtki bo’ldi.
  

• 
  Mazkur kashfiyotlardan biri — yuqori xaroratdagi o’ta o’tkazuvchanlik hodisasining aniqlanganiga ham bir asr to’ldi. Shu o’rinda savol tug’iladi: mazkur kashfiyotning asl ma’nosi, mazmunmohiyati nimadan iborat edi? Fizik olimlarning izohlashicha, bunda, eng avvalo, metall jism — o’tkazgichning ichki tuzilishi borasida fikr yuritish lozim. Ta’kidlanishicha, uning qattiq tashqi sinchi (karkasi) kristall panjarani hosil qilib, metall atomlar uning atrofida harakatlanadi. Fazo(makon)da esa atomlar orasida yengil harakatlanuvchi elektronlar va «begona» atomlar bo’ladi. Tok manbai ulanganda o’tkazgichda elektr toki paydo bo’lib, u metaldagi elektronlar harakatini ko’rsatadi. Ular panjaraning tebranma harakatlanuvchi va «begona» atomlari bilan to’qnashadi. Bu xaotik (betartib) holat natijasida elektronlarning dastlabki tartibli harakati to’xtaydi: Shuning u quvvat manbai (batareya) o’chirilganda tok tez so’nadi, uning energiyasi esa issiqlikka aylanadi. Elektronlarning dastlabki tartibli harakatining shu tarzda to’xtab qolishi o’tkazgichning qiyosiy qarshiligiga xizmat qiladi. Bundan roppa-rosa 100 yil avval, ya’ni 1911 yilda golland fizigi X. Kammerling-Onnes yuqoridagi jarayonlarni chuqurroq tatbiq etish maqsadida simob qarshiligini o’lchaydi
  

• 
  . Avvaliga tajriba kutilganidek kechdi: harorat pasayishi bilan qarshilik ham kamayib bordi. So’ngra harorat ko’rsatkichi taxminan 4 Kelvin(Selsiy shkalasida noldan 269 darajada past)ga yetganda qiziq holat kuzatildi: qarshilik birdaniga nolga tushib ket-di. Shu bilan birga, keyingi haroratni pasaytirish (sovitish) jarayonlarida qarshilik sezilmadi. Shunday qilib, o’ta o’tkazuvchanlik — qarshilikning to’liq yo’qolishi hodisasi aniqlandi. Mazkur holatni batafsil o’rgangach, olimlar qator xulosalarga kelishdi. Xususan, agar o’ta o’tkazuvchan halqada tok hosil bo’lib, tok manbai o’chirilganda ham u saqlanib qolar ekan. Vakt o’tishi bilan o’ta o’tkazuvchanlik xossasi keng ko’lamda qator moddalarni o’rga-nish uchun tatbiq etildi. Natijada, ularning har biri o’zi uchungina xos kritik holat (moddaning suyuq holati bilan bug’ holati o’rtasidagi farq yo’qolgan £j payt), aniqrog’i, qarshilik yo’qoladigan haroratga ega ekanligi ma’lum bo’ldi. Keyingi tadqiqotlarda esa mazkur natijalarga tayangan holda yangidan-yangi o’tkazuvchan materiallar ishlab chiqildi. «Sayns nau» manbasida keltirilishicha, 1986 yili shveysariyalik fiziklar A.Myuller va G.Bednors materiallarning yangi sinfini o’rganishni boshladi
  

• 
  . Jarayonda kislorod, mis va C ounter supports N otch ed sample ( Н а, K, Li) Stacked pi ezo metallarning oksakuprotlar deb nomlanuvchi guruhi tadqiq etildi. Olimlarning kuzatuvlari bu materiallar oddiy o’tkazgichlarga o’xshamasligini ko’rsatdi. Boisi, ularning yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlik xossasi juda ajablanarli edi. A.Myuller va G.Bednors esa tadqiqot olib borib, mazkur moddalarning kritik haroratini birdaniga taxminan 40 K.ga ko’tarishga muvaffaq bo’lishdi. Ushbu muvaffaqi-yat yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlikning kashf etilishiga olib keldi. Ko’p o’tmay, 1987 yili amerikalik fizik olim P.Chu oksokuprotni 100 K. kritik haroratda sintez qildi. 1989 yili esa bu borada rekord o’rnatildi: ko’rsatkich taxminan 125 K.ga yetdi. Yuqorida aytilganidek, qarshilik elektronlar va boshqa zarralarning to’qnashishi hamda tebranma harakati natijasida vujudga keladi. Bu faqat o’ta o’tkazuvchanlik xossasiga ega materialda emas, balki barcha metallarda kuzatiladi.
  

• 
  Shu o’rinda ta’kidlash joizki, yetakchi fizik olimlar yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlik xossasining kashf etilishi va tadqiqotlar natijasida haroratning kritik ko’rsatkichi 125 K.gacha oshirilganini bu miqdoriy yutuq emas, balki prinsipial sifat borasidagi muvaffaqiyatdir, deya izohashmoqda. Sababi, ushbu qonuniyat tatbiq etilgunga qadar yuqori haroratdagi o’ta o’tkazuvchanlikning muhim xossasi tadqiqotlardan birida kuzatilgandi. Lekin o’shanda o’ta o’tkazuvchanlik xossasini tajribada namoyon etish uchun suyuq geliydan foydalanilgan va jarayonda qator qiyinchiliklar kuzatilgandi. Shuning uchun o’ta o’tkazuvchanlikning ko’llanilishi elementar zarralarning tezlatgichi tipidagi kurilmalar bilan cheklangan. O’ta o’tkazuvchanlik xossasining kashf etilishi o’tkazgichni suyuq azot (uning qaynash harorati 77 K.) bilan sovitish imkonini beradi. O’ta o’tkazuvchanlik hodisasi yaratilgandan beri, bunday xususiyatga ega bo‘lgan moddalarning fan, texnika, qishloq xo’jaligi, harbiy, tibbiyot va ko’plab turli sohalarda qo’llanilganda, mazkur sohalarda boshqa usullar bilan erishilib bo‘lmaydigan samarali, foydalanilgan soha uchun muhim va katta o’zgarishlarga olib kelishi mumkin bo‘lganligi sababli dunyo olimlarini o’ziga jalb etib kelmoqda. Ushbu moddalarning qo‘llanilishi insoniyat uchun zarur bo‘lgan sohalarning jadal suratlar bilan o‘sishiga, ushbu sohaning rivojlanishiga katta hissa qo’shishi bilan bir qatorda fan va texnika, texnologiyada xususan ishlab chiqarishda ham katta foyda keltiradi. Suyultirilgan geliyning olinishi, olimlar uchun, absolyut nolga yaqin bo‘lgan (110 K) haroratlarda ham ilmiy tadqiqot ishlarini olib borish uhun imkoniyat yaratdi. Ma`lumki, geliy gazining suyultiririlishi bu vodoroddan keyingi o‘rinda turuvchi inert gazning suyultirilishidir. Gazlarning suyulish haroratini aniq tasavvur etish maqsadida 2-jadvalda keltirilgan ma`lumotlarga e`tiborni qaratamiz. Unda moddalarning qaynash (Tqay) va erish (Terish) haroratlari keltirilgan. Ushbu jadvalda keltirilgan past haroratlarning olinishi, metallar elektr qarshiligining haroratga bog`lanishini ifodolovchi qonuniyatni tajribda aniqlash uchun juda qo‘l keldi. Ilk marotaba bunday tajribalarni amalga oshirish imkoniyatiga Kamerling Onnes ega bo‘ldi. U metallar qarshiligini haroratga bog`lanishi qanday ko‘rinishda bo‘lishini tekshirib ko‘rish maqsadida ilmiy izlanishlar olib borib, qator metallar uchun, harorat xona haroratiga yaqin bo‘lganda ularnig elektr qarshiligining haroratga bog`lanishi to‘g`ri chiziqli proportsional bog`lanishda ekanligini va haroratning pasayishi bilan qarshilik kamayishi tezligining sekinlashishini kuzatdi.
  

O‘ta o‘tkazgichlarda qarshilikning nolga tengligidan tashqari ularning ajoyib ideal diamagnitlik xossasi (Meyssner hodisasining kuzatilishi) va juda katta kritik toklarning yuborish xususiyatlari ha mavjud. Ushbu xususiytlaridan amaliy maqsadlarda keng foydalanish imkoniyatlarda foydalanish imkoniyatlari mavjud. O‘ta o‘tkazuvchanlikning qo‘llanilish sohasi shunchalik kengki, ular juda kichik o‘lchamdagi SKVID (o‘ta o‘tkazgichli kvant interferentsiyali datchiklar) qorilmalaridan tortib ulkan magnit va elektromagnit qurilmalarini o‘z ichiga oladi. O‘ta o‘tkazgichlarning amaliyotda qo‘lanilishi bilan u yaratilgan birinchi kunlardan boshlab shug`ullanish boshlangan bo‘lishiga qaramasdan hozirgi kungacha uni kengaytirish imkoniyatlarini harorat chegaralab kelmoqda. Albatta, qarshilikning bo‘lmasligi birinchi navbatda energetika sohasida, elektrotexnikada qo‘llash katta samara beradi. Keyinchalik o‘ta o‘tkazgichlarda kuzatilgan o‘ziga xos xususiyatlar Meyssner effekti, tunnellanish hodisasi, Jozefson effektlari va boshqalar undan keng miqiyosda foydalanish imkoniyatlarini yaratdi. Ushbu faqatgina o‘ta o‘tkazgichlarga xos xususiyatlardan insoniyat uchun juda katta misli korilmagan darajadagi samara beradigan asbob-uskunalar va qurilmalar yaratish ustida jahonning turli rivojlangan mamlakatlar laboratoriyalarida va sinov maydonlarida tadqiqot ishlari olib borilmoqda.Yuqori haroratli o‘ta o‘tkagichlarning kashf etilishi esa (1986 yil) ushbu yo‘nalishdagi ishlarni yanada jadallashtirib yubordi.