ნანოსივრცე

    დღევანდელი ჩემი თემაა ნანოტექნოლოგიები. იმედი მაქვს ჩემი სტატიების კითხვას დაიწყებენ ის ადამიანები, რომლებმაც ახლა დაიწყეს უნივერსიტეტში სწავლა და გეგმავენ მეცნიერებას დაუთმონ დარჩენილი ცხოვრება ან ცხოვრების ნაწილი მაინც.

    ნანოტექნოლოგიები, ნანოქიმია ... ამ სფეროებში არსებულ მიღწევებზე დგას დღეს მსოფლიო. სამწუხაროა რომ საქართველოში ამ მიმართულებების შესწავლა ვერ ხერხდება, არც ინტერნეტი გვაძლევს იმის საშუალებას, რომ ქართულად მასალა მოვიძიოთ და გავეცნოთ. ამიტომ გადავწყვიტე უცხოური საიტებიდან მეთარგმნა საინტერესო მიღწევები, კვლევები და თქვენთვის გამეზიარებინა.

    შემდეგში ყველაფერი რომ გასაგები იყოს ამისთვის ზოგადი ცნებების ცოდნაა აუცილებელი. მომავალი ქიმიკოსი ვარ და ყველაფერს ქიმიური კუთხით განვიხილავ, თუმცა ამ მიმართულებით ფიზიკური ასპექტებიც საინტერესო იქნება. იმედი მაქვს თანამოაზრეები გამომიჩნდებიან ფიზიკის მიმართულებიდან. პირველ რიგში უნდა ვიცოდეთ რას ნიშნავს "ნანო". ნანო არის მეტრის მემილიარდედი ნაწილი. ნანოქიმია კი - მეცნიერება რომელიც ასეთი მცირე ზომის ობიექტთა ქიმია-ტექნოლოგიას სწავლობს.

ნანოსტრუქტურები ზომებით მიკროსკოპულ და მოლეკულურ სტრუქტურებს შორის დგანან. ნანოსტრუქტურებია: ნანობოჭკოები, ნანომილაკები, სფერული ნანონაწილაკები, ნანოქაფი, ნანოქსოვილები და სხვა. 

    ნახშირბადის ნანომილაკები (ნნმ). აღმოაჩინა იაპონელმა მეცნიერმა ს.იჯიმამ 1991 წელს. ნახშირბადის ამ სტრუქტურებს აქვთ აუარება მაგნიტური, ელექტრული და მექანიკური თვისებები. ნნმ 100-ჯერ უფრო მტკიცეა ვიდრე ფოლადი, მაგრამ მასზე 6-ჯერ მჩატეა. ნნმ-ს ბოჭკოებს შეუძლიათ უფრო მტკიცე გახადონ თითქმის ყველა მასალა (მაგალიათად სამშენებლო). აქვთ სპილენძზე უკეთესი სითბო და ელექტროგამტარობა. იყენებენ სხვადასხვა ნაერთებში ელექტროგამტარობის გასასზრდელად ან კონტროლისთვის. ეს მათი თვისებების არასრული ჩამონათვალია, ახლა უშუალოდ სტრუქტურაზე გადავიდეთ.

    ნნმ შეიძლება, წარმოვიდგინოთ, როგორც ცილინდრულად შეხვეული გრაფიტის ფურცელი იგივე გრაფენი ან გრაფიტის მონოშრე. გრაფიტი წარმოადგენს ნახშირბადის ალოტროპიულ სახესხვაობას.

ექვსკუთხედების ბოლოებში განლაგებულია ნახშირბადის ატომები.

 ექვსკუთხედებში ნახშირბადის ატომებს შორის უფრო ძლიერი ბმები და მცირე მანძილია, ვიდრე ფენებს შორის.

გრაფიტის ფენის ცილინდრად შეკვრით მიიღება ნახშირბადის ნანომილაკი, რომლის დიამეტრი 0.1 ნანომეტრიც კი შეიძლება იყოს, სიგრძე 100 ნმ-მდე. ადამიანის თმის დიამეტრზე 10 000-ჯერ მცირეა და იგივე თანაფარდობები რომ ავიღოთ წარმოიდგინეთ 40 მეტრის სიგრძის თმა, თან ფოლადზე 100ჯერ მტკიცე.
იმის მიხედვით თუ როგორ გაიკვეთება გრაფენი და შეიკვრება ცილინდრი, ასხვავებენ ნანომილაკების ტიპებს. ეს ტიპები დამოკიდებულია ნანომილაკის ქირალობაზე, ქირალური ნანომილაკის ორი მოპირდაპირე მხარე ერთმანეთის სარკისებურ გამოსახულებას წარმოადგენს, როგორც მარჯვენა და მარცხენა ხელი.
სავარძელი და ზიგზაგი ნანომილკის ტიპებს წარმოადგენს. წყვეტილი ხაზები გადაკვეთის ადგილებია, ხოლო ვექტორის მიმართულებით უნდა მოხდეს შეხვევა.

ნანომილაკები შეიძლება იყოს როგორც ერთშრიანი ასევე მრავალშრიანი, ღია და დახურული. დახურულ ნანომილაკების ბოლოში "მიმაგრებული" აქვთ ფულერენის ნაწილი.

    ფულერენი წარმოადგენს ნახშირბადის ალოტროპიულ სახესხვაობას, რომელიც აღმოაჩინა მეცნიერთა ჯგუფმა (ჰაროლდ კროტო, რიჩარდ სმოლი და რობერტ ფლოიდი) 1985 წელს.  ეს აღმოჩენა 1996 წელს ნობელის პრემიით აღინიშნა ქიმიის დარგში.

ფულერენი შესახედაობით ფეხბურთის ბურთს მოგაგონებთ, აგებულია ხუთკუთხედებისა და ექვსკუთხედებისაგან, რომელთა კუთხეებში ნახშირბადის ატომებია მოთავსებული. სწორედ ასეთი "ბურთის" ნაწილი უმაგრდება ბოლოში ნანომილაკს. ნანომილაკის აგებულების სხვადასხვაობა იწვევს მისი თვისებების მრავალფეროვნებას. დღეს ნანო"ყველაფერი" იქმნება ჩვენი ცხოვრების გასამარტივებლად, ენერგიის დაზოგვისა და კომფორტისათვის. ტექნიკა, აპარატურა იკლებს წონასა და ზომებში, სამაგიეროდ იზრდება ფუნქციები და შესაძლებლობები. იმისათვის, რომ შემდეგში უფრო ადვილი გასაგები იყოს ნანოსტრუქტურების თვისებები საჭიროა ამ ყველაფრის და კიდევ ბევრი რამის ცოდნა. ჩემი შემდეგი რამდენიმე სტატია იმ საოცარ აღმოჩენებს დაეთმობა, რომლებიც ნანომილაკების კვლევებისა და დაუსრულებელი ექსპერიმენტების შედეგია.