एकाधिक युनिट्स- काही भौतिक प्रमाणाच्या मोजमापाच्या मूलभूत एककापेक्षा पूर्णांक संख्येच्या पटीने जास्त असलेली एकके. इंटरनॅशनल सिस्टम ऑफ युनिट्स (SI) अनेक युनिट्ससाठी खालील दशांश उपसर्गांची शिफारस करते:

बायनरी युनिट्सवर दशांश उपसर्ग लागू करणे

मुख्य लेख: बायनरी उपसर्ग

प्रोग्रामिंग आणि कॉम्प्युटर उद्योगात, समान उपसर्ग किलो, मेगा, गीगा, तेरा, इ. दोनच्या पॉवर्सच्या पटीत लागू केले जातात (उदा. बाइट), याचा अर्थ 1000 नाही तर 1024 = 2 10 चा गुणाकार असू शकतो. कोणती प्रणाली वापरली जाते हे संदर्भावरून स्पष्ट असले पाहिजे (उदाहरणार्थ, RAM च्या प्रमाणात, 1024 चा गुणाकार वापरला जातो आणि डिस्क मेमरीच्या व्हॉल्यूमच्या संबंधात, 1000 ची गुणाकार हार्ड उत्पादकांद्वारे वापरली जाते. ड्राइव्ह).

एप्रिलमध्ये गोंधळ टाळण्यासाठी 1999 वर्ष आंतरराष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमिशनबायनरी संख्यांचे नाव देण्यासाठी नवीन मानक सादर केले (पहा. बायनरी उपसर्ग).

फ्रॅक्शनल युनिट उपसर्ग

फ्रॅक्शनल युनिट्स, विशिष्ट मूल्याच्या मोजमापाच्या स्थापित युनिटचा एक विशिष्ट अंश (भाग) बनवा. इंटरनॅशनल सिस्टम ऑफ युनिट्स (SI) उप-गुणांसाठी खालील उपसर्गांची शिफारस करते:

उपसर्गांची उत्पत्ती

बहुतेक उपसर्ग यापासून घेतले जातात ग्रीकशब्द ध्वनीफलक या शब्दापासून आला आहे दशककिंवा डेका(δέκα) - "दहा", हेक्टो - पासून हेकाटन(ἑκατόν) - "शंभर", किलो - पासून चिलोई(χίλιοι) - "हजार", मेगा - पासून मेगास(μέγας), म्हणजेच "मोठा", गीगा आहे gigantos(γίγας) - "जायंट", आणि तेरा - पासून टेराटोस(τέρας) म्हणजे "राक्षसी". पेटा (πέντε) आणि exa (ἕξ) पाच आणि सहा हजार अंकांशी संबंधित आहेत आणि अनुक्रमे "पाच" आणि "सहा" म्हणून अनुवादित केले आहेत. दीर्घकालीन सूक्ष्म (पासून मायक्रो, μικρός) आणि नॅनो (पासून नॅनो, νᾶνος) चे भाषांतर "लहान" आणि "बटू" असे केले जाते. एका शब्दातून ὀκτώ ( ऑक्टो) म्हणजे "आठ", योट्टा (1000 8) आणि योक्टो (1/1000 8) या उपसर्गांनी बनलेला.

जसे "हजार" चे भाषांतर केले जाते आणि उपसर्ग मिलि, जो परत जातो lat मिल... लॅटिन मुळे देखील उपसर्ग आहेत santi - पासून सेंटम("एकशे") आणि deci - पासून दशांश("दहावा"), zetta - पासून septem("सात"). Zepto ("सात") पासून येतो latशब्द septemकिंवा पासून fr सप्टें.

उपसर्ग atto पासून साधित केलेली आहे तारखा. लक्ष द्या("अठरा"). Femto पूर्वीच्या तारखा तारखा.आणि norv femtenकिंवा ते डॉ.-नाही. fimmtānआणि म्हणजे पंधरा.

पिको उपसर्ग दोन्हीपैकी एक येतो fr पिको("बीक" किंवा "लहान रक्कम"), किंवा पासून ital पिकोलो, म्हणजे, "लहान".

उपसर्ग वापरण्याचे नियम

उपसर्ग युनिटच्या नावासह किंवा अनुक्रमे, त्याच्या पदनामासह एकत्र लिहिले पाहिजेत.

सलग दोन किंवा अधिक संलग्नक वापरण्याची परवानगी नाही (उदा. मायक्रोमिलिफरॅड)

मूळ एककाच्या गुणाकार आणि उप-गुणांचे पदनाम मूळ युनिटच्या एकाधिक किंवा उप-गुणाच्या पदनामाशी संबंधित घातांक जोडून तयार केले जातात आणि निर्देशकाचा अर्थ एक एकाधिक किंवा उप-गुणाक वाढवणे. एक शक्ती (एकत्र उपसर्ग सह). उदाहरण: 1 km² = (10³ m) ² = 10 6 m² (10³ m² नाही). अशा युनिट्सची नावे मूळ युनिटच्या नावाला उपसर्ग जोडून तयार केली जातात: एक चौरस किलोमीटर (किलो-चौरस मीटर नाही).

युनिट हे उत्पादन किंवा युनिट्सचे गुणोत्तर असल्यास, उपसर्ग किंवा त्याचे पदनाम, सामान्यतः पहिल्या युनिटच्या नावाशी किंवा पदनामाशी संलग्न केले जाते: kPa s/m (किलोपास्कल सेकंद प्रति मीटर). केवळ न्याय्य प्रकरणांमध्ये कामाच्या दुसर्‍या गुणक किंवा भाजकाला उपसर्ग जोडण्याची परवानगी आहे.

उपसर्ग लागू करणे

वस्तुमानाच्या एककाचे नाव या वस्तुस्थितीमुळे SI- किलोग्राम - उपसर्ग "किलो" समाविष्टीत आहे, वस्तुमानाच्या एकाधिक आणि अपूर्णांक युनिट्सच्या निर्मितीसाठी वस्तुमानाचे एक अंशात्मक एकक वापरतात - ग्रॅम (0.001 किलो).

वेळेच्या एककांसोबत उपसर्ग मर्यादितपणे वापरले जातात: अनेक उपसर्ग त्यांच्याशी अजिबात एकत्र केलेले नाहीत - कोणीही "किलोसेकंद" वापरत नाही, जरी हे औपचारिकपणे प्रतिबंधित नाही, तथापि, या नियमाला अपवाद आहे: कॉस्मॉलॉजीयुनिट वापरले जाते " गिगागोड»(अब्ज वर्षे); साइड संलग्नक फक्त संलग्न दुसरा(मिलिसेकंद, मायक्रोसेकंद इ.). च्या अनुषंगाने GOST 8.417-2002, खालील SI युनिट्सचे नाव आणि पदनाम उपसर्गांसह वापरण्याची परवानगी नाही: मिनिट, तास, दिवस (वेळ युनिट), पदवी, मिनिट, दुसरा(सपाट कोन युनिट्स), खगोलशास्त्रीय एकक, diopterआणि अणु वस्तुमान एकक.

सह मीटरएकाधिक उपसर्गांपैकी, सराव मध्ये, फक्त किलो वापरले जातात: मेगामीटर (मिमी), गिगामीटर (एचएम) इत्यादी ऐवजी, ते "हजारो किलोमीटर", "लाखो किलोमीटर" इत्यादी लिहितात; चौरस मेगामीटर (Mm²) ऐवजी ते "लाखो चौरस किलोमीटर" लिहितात.

क्षमता कॅपेसिटरपारंपारिकपणे मायक्रोफॅरॅड्स आणि पिकोफॅरॅड्समध्ये मोजले जाते, परंतु मिलिफरॅड्स किंवा नॅनोफॅरॅड्समध्ये नाही [ स्रोत 221 दिवस निर्दिष्ट नाही ] (ते 60,000 pF लिहितात, 60 nF नाही; 2000 uF, 2 mF नाही). तथापि, रेडिओ अभियांत्रिकीमध्ये, नॅनोफॅरॅड युनिट वापरण्याची परवानगी आहे.

3 (हेक्टो-, डेका-, डेसी-, सेंटी-) ने भाग न येणार्‍या घातांकांशी संबंधित उपसर्ग वापरण्याची शिफारस केलेली नाही. फक्त मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते सेंटीमीटर(जे सिस्टममधील मूलभूत एकक आहे GHS) आणि डेसिबल, थोड्या प्रमाणात - डेसिमीटर आणि हेक्टोपास्कल (मध्ये हवामान अहवाल), आणि हेक्टर... काही देशांमध्ये खंड अपराधडेकॅलिटरमध्ये मोजले जाते.

लांबी आणि अंतर कनव्हर्टर मास कनव्हर्टर बल्क आणि फूड व्हॉल्यूम कन्व्हर्टर एरिया कन्व्हर्टर पाककृती रेसिपी व्हॉल्यूम आणि युनिट्स कनव्हर्टर तापमान कनव्हर्टर प्रेशर, स्ट्रेस, यंग्स मॉड्युलस कन्व्हर्टर एनर्जी अँड वर्क कन्व्हर्टर पॉवर कन्व्हर्टर फोर्स कन्व्हर्टर टाइम कन्व्हर्टर रेखीय वेग आणि फ्लॅटिक कन्व्हर्टर एनर्जी कन्व्हर्टर इ. रूपांतरण प्रणाली कन्व्हर्टर ऑफ इन्फॉर्मेशन मेजरमेंट सिस्टम्स चलन दर महिलांचे कपडे आणि शूजचे आकार पुरुषांचे कपडे आणि शूजचे आकार कोनीय वेग आणि रोटेशन रेट कनवर्टर प्रवेग कनव्हर्टर कोनीय प्रवेग कनवर्टर घनता कनवर्टर विशिष्ट व्हॉल्यूम कन्व्हर्टर कन्व्हर्टर मोमेंट ऑफ स्पेसिफिक व्हॉल्यूम कनव्हर्टर मोमेंट ऑफ स्पेसिफिक व्हॉल्यूम कन्व्हर्टर मोमेंट ऑफ मोमेंट्स ) कनवर्टर ऊर्जा घनता आणि विशिष्ट उष्मांक मूल्य (व्हॉल्यूम) कनवर्टर तापमान फरक कनवर्टर गुणांक कनवर्टर थर्मल विस्तार गुणांक थर्मल प्रतिरोध कनवर्टर थर्मल चालकता कनवर्टर विशिष्ट उष्णता क्षमता कनवर्टर थर्मल एक्सपोजर आणि रेडिएशन पॉवर कनवर्टर हीट फ्लक्स घनता कनवर्टर उष्णता हस्तांतरण गुणांक कनवर्टर व्हॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर कनवर्टर वस्तुमान प्रवाह दर मोलर प्रवाह दर कनवर्टर मास फ्लक्स कन्व्हर्टर कन्व्हर्टर द्रव्यमान प्रवाह घनता कन्व्हर्टर कन्व्हर्टर घनता घनता absolute) व्हिस्कोसिटी किनेमॅटिक व्हिस्कोसिटी कन्व्हर्टर पृष्ठभाग तणाव कन्व्हर्टर बाष्प पारगम्यता कनवर्टर वाष्प पारगम्यता आणि वाष्प हस्तांतरण दर कनवर्टर ध्वनी पातळी कनवर्टर मायक्रोफोन संवेदनशीलता कनवर्टर ध्वनी दाब पातळी कनवर्टर (एसपीएल) ध्वनी दाब पातळी कनवर्टर निवडण्यायोग्य संदर्भ दाबासह ल्युमिनन्स कन्व्हर्टर ल्युमिनस इंटेन्सिटी कन्व्हर्टर लाइट इनटेन्सिटी कन्व्हर्टर एल. संगणक कनवर्टर चार्ट फ्रिक्वेंसी आणि तरंगलांबी कनवर्टर ऑप्टिकल पॉवर ते डायऑप्टर x आणि फोकल लांबी डायऑप्टर्स आणि लेन्स मॅग्निफिकेशनमधील ऑप्टिकल पॉवर (×) इलेक्ट्रिक चार्ज कन्व्हर्टर रेखीय चार्ज घनता कनवर्टर पृष्ठभाग चार्ज घनता कनवर्टर बल्क चार्ज घनता कनवर्टर इलेक्ट्रिक वर्तमान रेखीय वर्तमान घनता कनवर्टर पृष्ठभाग वर्तमान घनता कनवर्टर इलेक्ट्रिक फील्ड ताकद कनवर्टर इलेक्ट्रोस्टॅटिक संभाव्य आणि व्होल्टेज कनवर्टर कन्व्हर्टर रेझिस्टिव्हिटी इलेक्ट्रिकल रेझिस्टिव्हिटी कन्व्हर्टर इलेक्ट्रिकल कंडक्टिव्हिटी कन्व्हर्टर इलेक्ट्रिकल कंडक्टिव्हिटी कन्व्हर्टर इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटन्स इंडक्टन्स कन्व्हर्टर अमेरिकन वायर गेज कन्व्हर्टर लेव्हल्स dBm (dBm किंवा dBmW), dBV (dBV), वॅट्स इ. युनिट्स मॅग्नेटोमोटिव्ह फोर्स कन्व्हर्टर मॅग्नेटिक फील्ड स्ट्रेंथ कन्व्हर्टर मॅग्नेटिक फ्लक्स कन्व्हर्टर मॅग्नेटिक इंडक्शन कन्व्हर्टर रेडिएशन. आयनाइझिंग रेडिएशन अवशोषित डोस रेट कनवर्टर रेडिओएक्टिव्हिटी. किरणोत्सर्गी क्षय रेडिएशन कनवर्टर. एक्सपोजर डोस कनवर्टर रेडिएशन. अवशोषित डोस कनवर्टर दशांश उपसर्ग कनवर्टर डेटा ट्रान्सफर टायपोग्राफी आणि इमेज प्रोसेसिंग युनिट कनव्हर्टर इमारती लाकूड व्हॉल्यूम युनिट कनव्हर्टर रासायनिक घटकांची मोलर मास नियतकालिक सारणी D. I. मेंडेलीव्ह

1 मेगा [M] = 0.001 giga [G]

प्रारंभिक मूल्य

रूपांतरित मूल्य

उपसर्ग शिवाय iotta zetta exa peta tera giga mega kilo hecto deca deci santi milli micro nano pico femto atto zepto yokto

सोल्युशनमध्ये मोठ्या प्रमाणात एकाग्रता

मेट्रिक आणि इंटरनॅशनल सिस्टम ऑफ युनिट्स (SI)

परिचय

या लेखात, आम्ही मेट्रिक प्रणाली आणि त्याच्या इतिहासाबद्दल बोलू. त्याची सुरुवात कशी आणि का झाली आणि ती हळूहळू आज आपल्याकडे कशी बदलली ते आपण पाहू. आम्ही SI प्रणाली देखील पाहू, जी उपायांच्या मेट्रिक प्रणालीपासून विकसित केली गेली होती.

आपल्या पूर्वजांसाठी, जे धोक्यांनी भरलेल्या जगात राहत होते, त्यांच्या नैसर्गिक अधिवासात विविध प्रमाण मोजण्याच्या क्षमतेमुळे आम्हाला नैसर्गिक घटनांचे सार समजून घेण्यास, त्यांचे वातावरण जाणून घेण्यास आणि त्यांच्या सभोवतालच्या गोष्टींवर कसा तरी प्रभाव टाकण्याची संधी मिळाली. म्हणूनच लोकांनी विविध मोजमाप प्रणाली शोधण्याचा आणि सुधारण्याचा प्रयत्न केला. मानवी विकासाच्या पहाटे, मोजमापाची प्रणाली असणे हे आताच्यापेक्षा कमी महत्त्वाचे नव्हते. घर बांधताना, वेगवेगळ्या आकाराचे कपडे शिवताना, अन्न तयार करताना विविध मोजमाप करणे आवश्यक होते आणि अर्थातच, व्यापार आणि देवाणघेवाण मोजमाप केल्याशिवाय करू शकत नाही! अनेकांचा असा विश्वास आहे की युनिट्सच्या आंतरराष्ट्रीय एसआय प्रणालीची निर्मिती आणि अवलंब ही केवळ विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचीच नव्हे तर सर्वसाधारणपणे मानवजातीच्या विकासाची सर्वात गंभीर उपलब्धी आहे.

लवकर मापन प्रणाली

मोजमाप आणि संख्या प्रणालीच्या सुरुवातीच्या प्रणालींमध्ये, मानवांनी मोजण्यासाठी आणि तुलना करण्यासाठी पारंपारिक वस्तूंचा वापर केला. उदाहरणार्थ, असे मानले जाते की आपल्याकडे दहा बोटे आणि बोटे आहेत या वस्तुस्थितीमुळे दशांश प्रणाली दिसून आली. आपले हात नेहमीच आपल्याबरोबर असतात - म्हणून, प्राचीन काळापासून, लोकांनी मोजण्यासाठी बोटांचा वापर केला (आणि अजूनही वापरला आहे). आणि तरीही, आम्ही नेहमी मोजणीसाठी बेस 10 प्रणाली वापरली नाही आणि मेट्रिक प्रणाली हा तुलनेने नवीन शोध आहे. प्रत्येक प्रदेशाची स्वतःची युनिट्सची प्रणाली असते आणि, जरी या प्रणालींमध्ये बरेच साम्य असले तरी, बहुतेक प्रणाली अजूनही इतक्या भिन्न आहेत की मोजमापाची एकके एका प्रणालीतून दुसर्‍या प्रणालीमध्ये रूपांतरित करणे नेहमीच समस्या असते. वेगवेगळ्या लोकांमधील व्यापाराच्या विकासामुळे ही समस्या अधिकाधिक गंभीर होत गेली.

मोजमाप आणि वजनाच्या पहिल्या प्रणालींची अचूकता थेट या प्रणाली विकसित केलेल्या लोकांच्या सभोवतालच्या वस्तूंच्या आकारावर अवलंबून असते. हे स्पष्ट आहे की मोजमाप चुकीचे होते, कारण "मापन यंत्रे" अचूक आकारमानात नव्हती. उदाहरणार्थ, शरीराचे अवयव सामान्यतः लांबीचे मोजमाप म्हणून वापरले जात होते; बियाणे आणि इतर लहान वस्तूंचे आकारमान आणि वस्तुमान वापरून वस्तुमान आणि खंड मोजले गेले, ज्याचे परिमाण कमी-अधिक समान होते. खाली आम्ही अशा युनिट्सवर बारकाईने नजर टाकू.

लांबीचे मोजमाप

प्राचीन इजिप्तमध्ये, लांबी सुरुवातीला सरळ मोजली जात असे कोपर, आणि नंतर रॉयल कोपर सह. कोपरची लांबी कोपरच्या वाकापासून विस्तारित मधल्या पायाच्या टोकापर्यंतचा विभाग म्हणून परिभाषित केली गेली. अशा प्रकारे, शाही हाताची व्याख्या राज्य करणार्‍या फारोचा हात म्हणून केली गेली. एक मॉडेल एल्बो तयार करण्यात आला आणि प्रत्येकासाठी स्वतःची लांबी मोजण्यासाठी सामान्य लोकांसाठी उपलब्ध करून देण्यात आली. हे, अर्थातच, एक अनियंत्रित एकक होते जे जेव्हा नवीन राज्य करणाऱ्या व्यक्तीने सिंहासन स्वीकारले तेव्हा बदलले. प्राचीन बॅबिलोनने किरकोळ फरकांसह समान प्रणाली वापरली.

कोपर लहान युनिट्समध्ये विभागले गेले होते: पाम, हात, धान्य(पाय), आणि आपण(बोट), जे अनुक्रमे हस्तरेखाच्या रुंदीने, हाताने (अंगठ्याने), पाय आणि पायाचे बोट द्वारे दर्शविले गेले. त्याच वेळी, त्यांनी तळहात (4), हातात (5) आणि कोपर (इजिप्तमध्ये 28 आणि बॅबिलोनमध्ये 30) किती बोटे आहेत यावर सहमत होण्याचे ठरविले. प्रत्येक वेळी गुणोत्तर मोजण्यापेक्षा ते अधिक सोयीस्कर आणि अधिक अचूक होते.

वस्तुमान आणि वजनाचे माप

वजनही विविध वस्तूंच्या मापदंडांवर आधारित होते. बियाणे, धान्य, सोयाबीनचे आणि तत्सम वस्तू वजन मोजण्यासाठी वापरल्या गेल्या. वस्तुमानाच्या एककाचे उत्कृष्ट उदाहरण जे आजही वापरले जाते कॅरेट... आता कॅरेट मौल्यवान दगड आणि मोत्यांच्या वस्तुमानाचे मोजमाप करतात आणि एकदा कॅरोबच्या झाडाच्या बियांचे वजन, अन्यथा कॅरोब म्हणतात, कॅरेट म्हणून निर्धारित केले जाते. झाडाची लागवड भूमध्य समुद्रात केली जाते आणि त्याच्या बिया स्थिर वस्तुमानाने दर्शविले जातात, म्हणून ते वजन आणि वस्तुमान मोजण्यासाठी वापरणे सोयीचे होते. वेगवेगळ्या ठिकाणी, वेगवेगळ्या बिया वजनाच्या लहान एककांच्या रूपात वापरल्या जात होत्या आणि मोठ्या युनिट्स सहसा लहान युनिट्सच्या गुणाकार होत्या. पुरातत्वशास्त्रज्ञांना अनेकदा समान मोठे वजन आढळते, जे सहसा दगडाचे बनलेले असते. त्यात 60, 100 आणि इतर लहान युनिट्सचा समावेश होता. लहान युनिट्सच्या संख्येसाठी तसेच त्यांच्या वजनासाठी कोणतेही एक मानक नसल्यामुळे, जेव्हा वेगवेगळ्या ठिकाणी राहणारे विक्रेते आणि खरेदीदार भेटतात तेव्हा यामुळे संघर्ष झाला.

व्हॉल्यूम उपाय

सुरुवातीला, लहान वस्तूंचा वापर करून आवाज देखील मोजला जात असे. उदाहरणार्थ, भांडे किंवा गुळाचा आकार तुलनेने प्रमाणित आकारमानाच्या लहान वस्तूंनी काठोकाठ भरून निर्धारित केला जातो, जसे की बिया. तथापि, मानकीकरणाच्या कमतरतेमुळे द्रव्यमान मोजण्यात सारख्याच समस्या निर्माण झाल्या.

उपायांच्या विविध प्रणालींची उत्क्रांती

उपायांची प्राचीन ग्रीक प्रणाली प्राचीन इजिप्शियन आणि बॅबिलोनियनवर आधारित होती आणि रोमन लोकांनी त्यांची प्रणाली प्राचीन ग्रीकच्या आधारावर तयार केली. मग, आग आणि तलवारीने आणि अर्थातच, व्यापाराच्या परिणामी, या प्रणाली संपूर्ण युरोपमध्ये पसरल्या. हे लक्षात घ्यावे की आम्ही येथे फक्त सर्वात सामान्य प्रणालींबद्दल बोलत आहोत. परंतु मोजमाप आणि वजनाच्या इतर अनेक प्रणाली होत्या, कारण देवाणघेवाण आणि व्यापार प्रत्येकासाठी आवश्यक होता. जर दिलेल्या क्षेत्रात कोणतीही लिखित भाषा नसेल किंवा एक्सचेंजचे परिणाम रेकॉर्ड करण्याची प्रथा नसेल, तर आम्ही फक्त अंदाज लावू शकतो की या लोकांनी व्हॉल्यूम आणि वजन कसे मोजले.

मापन आणि वजन प्रणालीचे अनेक प्रादेशिक रूपे आहेत. हे त्यांच्या स्वतंत्र विकासामुळे आणि व्यापार आणि विजयाच्या परिणामी त्यांच्यावरील इतर प्रणालींच्या प्रभावामुळे आहे. भिन्न प्रणाली केवळ वेगवेगळ्या देशांमध्येच नसून बर्‍याचदा एकाच देशात होत्या, जिथे प्रत्येक व्यापारी शहरात त्यांची स्वतःची व्यवस्था होती, कारण स्थानिक राज्यकर्त्यांना त्यांची सत्ता टिकवून ठेवण्यासाठी एकीकरण नको होते. प्रवास, व्यापार, उद्योग आणि विज्ञानाच्या विकासासह, अनेक देशांनी मोजमाप आणि वजन प्रणाली एकत्रित करण्याचा प्रयत्न केला, कमीतकमी त्यांच्या देशांच्या प्रदेशांमध्ये.

आधीच 13 व्या शतकात, आणि कदाचित त्याआधीही, शास्त्रज्ञ आणि तत्त्वज्ञांनी एकत्रित मापन प्रणालीच्या निर्मितीवर चर्चा केली. तथापि, फ्रेंच राज्यक्रांती आणि त्यानंतरच्या फ्रान्स आणि इतर युरोपीय देशांद्वारे जगातील विविध प्रदेशांच्या वसाहतीकरणानंतर, ज्यांची स्वतःची मोजमाप आणि वजनाची प्रणाली होती, जगातील बहुतेक देशांमध्ये एक नवीन प्रणाली विकसित केली गेली. ही नवी व्यवस्था होती दशांश मेट्रिक प्रणाली... ते बेस 10 वर आधारित होते, म्हणजेच कोणत्याही भौतिक प्रमाणासाठी, त्यात एक मूलभूत एकक होते आणि इतर सर्व एकके दशांश उपसर्ग वापरून प्रमाणित पद्धतीने तयार केली जाऊ शकतात. अशा प्रत्येक फ्रॅक्शनल किंवा अनेक युनिटला दहा लहान युनिट्समध्ये विभागले जाऊ शकते आणि या लहान युनिट्सची, यामधून, 10 अगदी लहान युनिट्समध्ये विभागली जाऊ शकते, आणि असेच.

आपल्याला माहित आहे की, बहुतेक सुरुवातीच्या मोजमाप प्रणाली बेस 10 वर आधारित नव्हत्या. बेस 10 प्रणालीची सोय ही वस्तुस्थिती आहे की आपण ज्या नंबर सिस्टमसाठी वापरतो त्याचा आधार समान आहे, ज्यामुळे ते जलद आणि सोयीस्करपणे शक्य होते. लहान युनिट्समधून मोठ्या आणि त्याउलट रूपांतरित करा. अनेक शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की संख्या प्रणालीचा आधार म्हणून दहाची निवड अनियंत्रित आहे आणि ती केवळ या वस्तुस्थितीशी संबंधित आहे की आपल्याकडे दहा बोटे आहेत आणि जर आपल्याकडे बोटांची संख्या वेगळी असती, तर आपण कदाचित भिन्न संख्या प्रणाली वापरत असतो.

मेट्रिक प्रणाली

मेट्रिक प्रणालीच्या विकासाच्या पहाटे, मानवनिर्मित प्रोटोटाइपचा वापर मागील प्रणालींप्रमाणेच लांबी आणि वजन मोजण्यासाठी केला गेला. मेट्रिक प्रणाली भौतिक मानकांवर आधारित प्रणालीपासून विकसित झाली आहे आणि नैसर्गिक घटना आणि मूलभूत भौतिक स्थिरांकांवर आधारित प्रणालीमध्ये त्यांच्या अचूकतेवर अवलंबून आहे. उदाहरणार्थ, वेळेचे एकक, दुसरे, मूलतः उष्णकटिबंधीय वर्ष 1900 चा भाग म्हणून परिभाषित केले गेले. या व्याख्येचा तोटा म्हणजे त्यानंतरच्या वर्षांमध्ये या स्थिरांकाची प्रायोगिक पडताळणी करणे अशक्य होते. म्हणून, 0 K. मीटरच्या विश्रांतीवर असलेल्या किरणोत्सर्गी सीझियम-133 अणूच्या ग्राउंड अवस्थेच्या दोन हायपरफाइन स्तरांमधील संक्रमणाशी संबंधित विकिरण कालावधीची काही विशिष्ट संख्या म्हणून दुसरी व्याख्या केली गेली. 1/299 792 458 सेकंदांच्या कालावधीत व्हॅक्यूम.

मेट्रिक प्रणालीच्या आधारे इंटरनॅशनल सिस्टम ऑफ युनिट्स (SI) तयार करण्यात आली. हे लक्षात घेतले पाहिजे की पारंपारिकपणे मेट्रिक प्रणालीमध्ये वस्तुमान, लांबी आणि वेळेची एकके समाविष्ट आहेत, तथापि, एसआय प्रणालीमध्ये, बेस युनिट्सची संख्या सात पर्यंत वाढविली गेली आहे. आम्ही खाली त्यांची चर्चा करू.

इंटरनॅशनल सिस्टम ऑफ युनिट्स (SI)

इंटरनॅशनल सिस्टम ऑफ युनिट्स (SI) मध्ये मूलभूत प्रमाण (वस्तुमान, वेळ, लांबी, प्रकाशमान तीव्रता, पदार्थाचे प्रमाण, विद्युत प्रवाह, थर्मोडायनामिक तापमान) मोजण्यासाठी सात मूलभूत एकके आहेत. ते किलोग्रॅम(किलो) वस्तुमान मोजण्यासाठी, दुसरा(s) वेळ मोजण्यासाठी, मीटर(m) अंतर मोजण्यासाठी, candela(cd) प्रकाशाची तीव्रता मोजण्यासाठी, तीळ(संक्षेप मोल) पदार्थाचे प्रमाण मोजण्यासाठी, अँपिअर(अ) विद्युत प्रवाहाची ताकद मोजण्यासाठी, आणि केल्विन(के) तापमान मोजण्यासाठी.

सध्या, फक्त किलोग्रॅममध्ये अजूनही मानवनिर्मित मानक आहे, तर उर्वरित युनिट्स सार्वभौमिक भौतिक स्थिरांक किंवा नैसर्गिक घटनांवर आधारित आहेत. हे सोयीस्कर आहे कारण भौतिक स्थिरांक किंवा नैसर्गिक घटना ज्यावर युनिट्स आधारित आहेत ते कधीही तपासणे सोपे आहे; याव्यतिरिक्त, मानकांचे नुकसान किंवा नुकसान होण्याचा धोका नाही. तसेच, जगाच्या विविध भागांमध्ये त्यांची उपलब्धता सुनिश्चित करण्यासाठी मानकांच्या प्रती तयार करण्याची आवश्यकता नाही. हे भौतिक वस्तूंच्या प्रती बनवण्याच्या अचूकतेशी संबंधित त्रुटी दूर करते आणि त्यामुळे अधिक अचूकता प्रदान करते.

दशांश उपसर्ग

एसआय सिस्टीमच्या बेस युनिट्सपासून भिन्न असलेल्या गुणाकार आणि उप-गुणाकार तयार करण्यासाठी, ज्याची संख्या दहाची आहे, विशिष्ट पूर्णांक संख्येने, ते बेस युनिटच्या नावाशी संलग्न उपसर्ग वापरते. खाली सध्या वापरल्या जाणार्‍या सर्व उपसर्गांची आणि ते प्रतिनिधित्व करत असलेल्या दशांश घटकांची सूची आहे:

उदाहरणार्थ, 5 गिगामीटर म्हणजे 5,000,000,000 मीटर, तर 3 मायक्रोकँडेला 0.000003 कॅंडेलाच्या बरोबरीचे आहे. हे लक्षात घेणे मनोरंजक आहे की, किलोग्राम युनिटमध्ये उपसर्ग असूनही, ते मूळ SI एकक आहे. म्हणून, वरील उपसर्ग ग्रामासोबत मूळ एकक असल्याप्रमाणे वापरतात.

या लेखनाच्या वेळी, फक्त तीन देश शिल्लक आहेत ज्यांनी SI प्रणाली स्वीकारली नाही: युनायटेड स्टेट्स, लायबेरिया आणि म्यानमार. पारंपारिक युनिट्स अजूनही कॅनडा आणि युनायटेड किंगडममध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात, जरी SI ही या देशांमध्ये युनिट्सची अधिकृत प्रणाली आहे. स्टोअरमध्ये जाणे आणि प्रति पौंड मालाची किंमत टॅग पाहणे पुरेसे आहे (कारण ते स्वस्त होते!), किंवा मीटर आणि किलोग्रॅममध्ये मोजले जाणारे बांधकाम साहित्य खरेदी करण्याचा प्रयत्न करा. काम करणार नाही! वस्तूंच्या पॅकेजिंगचा उल्लेख करू नका, जिथे प्रत्येक गोष्ट ग्रॅम, किलोग्रॅम आणि लिटरमध्ये स्वाक्षरी केली जाते, परंतु संपूर्ण नाही, परंतु पाउंड, औंस, पिंट्स आणि क्वार्ट्समधून रूपांतरित केली जाते. रेफ्रिजरेटर्समधील दुधाचा साठा देखील प्रति लिटर दुधाच्या पुठ्ठ्यासाठी नव्हे तर अर्धा गॅलन किंवा गॅलनमध्ये मोजला जातो.

मोजमापाचे एकक एका भाषेतून दुसऱ्या भाषेत भाषांतरित करणे तुम्हाला अवघड वाटते का? सहकारी तुम्हाला मदत करण्यास तयार आहेत. TCTerms वर प्रश्न पोस्ट कराआणि तुम्हाला काही मिनिटांत उत्तर मिळेल.

कन्व्हर्टरमधील युनिट्स रूपांतरित करण्यासाठी गणना " दशांश उपसर्ग कनवर्टर» unitconversion.org फंक्शन्स वापरून केले जातात.

विद्युत परिमाणांचे संक्षिप्त पदनाम

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स, विली-निली असेंब्ल करताना, प्रतिरोधकांच्या प्रतिकारांची मूल्ये, कॅपेसिटरची क्षमता, कॉइलची इंडक्टन्सची मूल्ये पुन्हा मोजणे आवश्यक आहे.

म्हणून, उदाहरणार्थ, मायक्रोफॅराड्सचे पिकोफॅरॅड्समध्ये, किलो-ओम्सचे ओहममध्ये, मिलिहेनरीला मायक्रोहेनरीमध्ये रूपांतरित करणे आवश्यक आहे.

गणनेत गोंधळ कसा होऊ नये?

जर एखादी चूक झाली असेल आणि चुकीच्या रेटिंगसह आयटम निवडला असेल, तर असेंबल केलेले डिव्हाइस योग्यरित्या कार्य करणार नाही किंवा भिन्न वैशिष्ट्ये असतील.

व्यवहारात अशी परिस्थिती असामान्य नाही, कारण कधीकधी रेडिओ घटकांच्या बाबतीत ते क्षमतेचे मूल्य दर्शवितात. नॅनोफॅराड्स (एनएफ), आणि योजनाबद्ध आकृतीवर कॅपेसिटरची कॅपेसिटन्स सहसा दर्शविली जातात सूक्ष्म farads (μF) आणि पिकोट farads (pF). हे अनेक नवशिक्या रेडिओ शौकिनांची दिशाभूल करते आणि परिणामी, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाची असेंब्ली मंदावते.

ही परिस्थिती होण्यापासून रोखण्यासाठी, आपल्याला साधी गणना शिकण्याची आवश्यकता आहे.

मायक्रोफॅरॅड्स, नॅनोफॅरॅड्स, पिकोफॅरॅड्समध्ये गोंधळ न होण्यासाठी, आपल्याला परिमाण सारणीसह स्वतःला परिचित करणे आवश्यक आहे. मला खात्री आहे की तुम्हाला याची एकापेक्षा जास्त वेळा आवश्यकता असेल.

या सारणीमध्ये दशांश गुणाकार आणि अपूर्णांक (अपूर्णांक) उपसर्ग समाविष्ट आहेत. एककांची आंतरराष्ट्रीय प्रणाली, जी संक्षिप्त नाव धारण करते SI, सहा गुणाकार (डेका, हेक्टो, किलो, मेगा, गीगा, तेरा) आणि आठ गुणाकार (डेसी, सेंटी, मिली, मायक्रो, नॅनो, पिको, फेमटो, अट्टो) समाविष्ट आहेत. यापैकी बरेच संलग्नक बर्याच काळापासून इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वापरले गेले आहेत.

टेबल कसे वापरावे?

जसे तुम्ही टेबलवरून पाहू शकता, अनेक उपसर्गांमधील फरक अगदी 1000 आहे. म्हणून, उदाहरणार्थ, हा नियम उपसर्गापासून सुरू होणार्‍या गुणाकारांमध्ये लागू होतो. किलो.

• मेगा - 1,000,000

  गिगा ​​- 1,000,000,000

  तेरा - 1,000,000,000,000

तर, जर रेझिस्टरच्या पदनामाच्या पुढे 1 MΩ (1 मेगा ohm), तर त्याचा प्रतिकार असेल - 1,000,000 (1 दशलक्ष) ohms. जर 1 kOhm (1 किलो ohm), तर ohms मध्ये ते 1000 (1 हजार) ohms असेल.

फ्रॅक्शनल किंवा अन्यथा फ्रॅक्शनल व्हॅल्यूजसाठी, परिस्थिती सारखीच असते, फक्त संख्यात्मक मूल्यात वाढ होत नाही, परंतु ती कमी होते.

मायक्रोफॅरॅड्स, नॅनोफॅरॅड्स, पिकोफाराड्समध्ये गोंधळ न होण्यासाठी, तुम्हाला एक सोपा नियम लक्षात ठेवण्याची आवश्यकता आहे. तुम्हाला हे समजून घेणे आवश्यक आहे की मिली, मायक्रो, नॅनो आणि पिको हे सर्व भिन्न आहेत. अगदी 1000... म्हणजेच, जर तुम्हाला 47 मायक्रोफॅरॅड्स सांगितले गेले तर याचा अर्थ असा की नॅनोफॅरॅड्समध्ये ते 1000 पट अधिक असेल - 47,000 नॅनोफॅरॅड्स. picofarads मध्ये ते 1000 पट अधिक असेल - 47,000,000 picofarads. तुम्ही बघू शकता, 1 मायक्रोफॅरॅड आणि 1 पिकोफॅरॅडमधील फरक 1,000,000 पट आहे.

तसेच, व्यवहारात, कधीकधी मायक्रोफॅरॅड्समधील मूल्य जाणून घेणे आवश्यक असते आणि क्षमता मूल्य नॅनोफॅरॅड्समध्ये सूचित केले जाते. म्हणून जर कॅपेसिटरची कॅपॅसिटन्स 1 नॅनोफॅरॅड असेल, तर मायक्रोफॅरॅडमध्ये ते 0.001 μF असेल. जर कॅपॅसिटन्स 0.01 मायक्रोफॅरॅड्स असेल, तर पिकोफॅरॅड्समध्ये ते 10,000 पीएफ असेल आणि नॅनोफॅरॅड्समध्ये अनुक्रमे 10 एनएफ असेल.

परिमाणाचे परिमाण दर्शविणारे उपसर्ग संक्षिप्त नोटेशनसाठी वापरले जातात. लिहिणे सोपे आहे सहमत 1mA०.००१ अँपिअर पेक्षा किंवा उदाहरणार्थ, 400 μH 0.0004 हेन्री पेक्षा.

पूर्वी दर्शविलेल्या तक्त्यामध्ये उपसर्गाचे संक्षिप्त रूप देखील आहे. लिहू नये म्हणून मेगा, फक्त पत्र लिहा एम... उपसर्ग सामान्यतः विद्युत प्रमाणासाठी संक्षेपाने अनुसरला जातो. उदाहरणार्थ, शब्द अँपिअरलिहू नका, परंतु फक्त पत्र सूचित करा ए... क्षमतेच्या मोजमापाच्या युनिटचे रेकॉर्डिंग संक्षिप्त करताना देखील करा फराड... या प्रकरणात, फक्त पत्र लिहिले आहे एफ.

जुन्या रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक साहित्यात वापरल्या जाणार्‍या रशियन भाषेतील संक्षिप्त नोटेशनसह, उपसर्गांसाठी आंतरराष्ट्रीय संक्षिप्त नोटेशन देखील आहे. हे टेबलमध्ये देखील सूचित केले आहे.

डॉक्टर ऑफ टेक्निकल सायन्सेस, रशियन एकेडमी ऑफ नॅचरल सायन्सेसचे अकादमीशियन, ए.आय. खेसिन

शब्द "नॅनो-तंत्रज्ञान" 1974 मध्ये, जपानी नोरियो तानिगुची यांनी वैयक्तिक अणूंमध्ये फेरफार करून नवीन वस्तू आणि साहित्य तयार करण्याच्या प्रक्रियेचे वर्णन करण्यासाठी प्रस्तावित केले. नॅनोमीटर म्हणजे मीटरचा एक अब्जावा भाग. अणू आकार- नॅनोमीटरच्या काही दशांश मागील सर्व वैज्ञानिक आणि तांत्रिक क्रांती या वस्तुस्थितीकडे वळल्या की लोकांनी अधिकाधिक कुशलतेने निसर्गाने तयार केलेल्या यंत्रणा आणि सामग्रीची कॉपी केली. नॅनोटेक्नॉलॉजीमधील प्रगती ही पूर्णपणे दुसरी बाब आहे. प्रथमच, मनुष्य नवीन पदार्थ तयार करेल जे निसर्गासाठी अज्ञात आणि अगम्य होते. खरं तर, विज्ञानाने सजीव पदार्थ तयार करण्याच्या तत्त्वांच्या मॉडेलिंगकडे संपर्क साधला आहे, जो स्वयं-संस्था आणि स्वयं-नियमन यावर आधारित आहे. क्वांटम डॉट्स वापरून रचना तयार करण्याची आधीच मास्टर केलेली पद्धत म्हणजे स्वयं-संस्था. सभ्यतेतील क्रांती - बायोनिक उपकरणांची निर्मिती.

नॅनो-टेक्नॉलॉजीच्या संकल्पनेसाठी कदाचित कोणतीही निश्चित व्याख्या नाही, परंतुविद्यमान मायक्रो-टेक्नॉलॉजीशी साधर्म्य साधून, असे दिसून येते की नॅनो-टेक्नॉलॉजी ही अशी तंत्रज्ञाने आहेत जी नॅनोमीटरच्या क्रमाने कार्य करतात. हे एक नगण्य मूल्य आहे, दृश्यमान प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा शेकडो पट लहान आणि अणूंच्या आकाराशी तुलना करता येते. म्हणून, "मायक्रो" ते "नॅनो" पर्यंतचे संक्रमण आता परिमाणवाचक नाही, तर एक गुणात्मक संक्रमण आहे - पदार्थाच्या हाताळणीपासून वैयक्तिक अणूंच्या हाताळणीपर्यंत एक झेप.

इंटरनॅशनल सिस्टम ऑफ युनिट्स (SI) हे उपसर्ग नावांचे मूळ आहे.

प्रथम संलग्नक 1793-1795 मध्ये सादर केले गेले. फ्रान्समधील मेट्रिक प्रणाली कायदेशीर करताना. ग्रीक भाषेतील उपसर्गांचे नाव अनेक युनिट्ससाठी घेण्याची प्रथा होती, अपूर्णांकांसाठी - लॅटिनमधून. त्या वर्षांत, खालील उपसर्ग स्वीकारले गेले: किलो... (ग्रीक. चिलीओई वरून - एक हजार), हेक्टो ... (ग्रीक हेकाटनमधून - शंभर), डेक ... (ग्रीक डेका पासून - दहा), निर्णय... (lat.decem - ten वरून), सेंटी ... (लॅटिन सेंटममधून - शंभर), मिली ... (Lat. mille - हजार पासून). त्यानंतरच्या वर्षांत, गुणाकार आणि उप-गुणाकारांची संख्या वाढली; त्यांच्या पदनामासाठी उपसर्गांची नावे कधीकधी इतर भाषांमधून उधार घेतली गेली. खालील उपसर्ग दिसू लागले आहेत: मेगा... (ग्रीक.मेगास वरून - मोठ्या), गिगा ... (ग्रीक गिगास, गिगॅंटोस - जायंट मधून), तेरा... (ग्रीक तेरास, टेराटोस - प्रचंड, राक्षस) सूक्ष्म... (ग्रीक मायक्रोमधून - लहान, लहान), नॅनो... (ग्रीक नॅनोसमधून - बटू), पिकोट... (इटालियन पिकोलोमधून - लहान, लहान), femto... (डॅनिश फेमटेनकडून - पंधरा), atto ... (डॅनिश एटेन कडून - अठरा). शेवटचे दोन उपसर्ग पेटा... आणि exa - 1975 मध्ये दत्तक घेतले होते: "पेटा" ... (ग्रीक पेटामधून - पाच, जे प्रत्येकी 10 3 च्या पाच श्रेणीशी संबंधित आहे), exa ... (ग्रीकमधून. हेक्स - सहा, जे 10 3 च्या सहा अंकांशी संबंधित आहे). झेप्टो- (झेप्टो- ) 10 −21 दर्शविणारा अंशात्मक मेट्रिक उपसर्ग आहे. योक्टो- (योक्टो- ) 10 −24 दर्शविणारा अंशात्मक मेट्रिक उपसर्ग आहे. स्पष्टतेसाठी, आम्ही एक टेबल देतो:

जेव्हा नॅनो-तंत्रज्ञानाच्या विकासाचा विचार केला जातो, तेव्हा आमचा अर्थ तीन क्षेत्रे आहेत:

• रेणू आणि अणूंच्या आकाराशी तुलना करता येण्याजोग्या सक्रिय घटकांसह इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स (व्हॉल्यूमेट्रिकसह) तयार करणे;
• नॅनो-मशीनचा विकास आणि निर्मिती, उदा. यंत्रणा आणि रोबोट्स रेणूचा आकार;
• अणू आणि रेणूंचे थेट फेरफार आणि त्यांच्यापासून अस्तित्वात असलेल्या सर्वांचे असेंब्ली.

त्याच वेळी, नॅनोटेक्नॉलॉजिकल पद्धती आता सक्रियपणे विकसित होत आहेत, ज्यामुळे रेणूच्या आकाराचे सक्रिय घटक (ट्रान्झिस्टर, डायोड) तयार करणे आणि त्यांच्यापासून बहुस्तरीय त्रि-आयामी सर्किट तयार करणे शक्य होते. कदाचित मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स हा पहिला उद्योग असेल जिथे "अणु असेंब्ली" औद्योगिक स्तरावर चालविली जाईल.

जरी आता आमच्याकडे वैयक्तिक अणू हाताळण्याची साधने आहेत, परंतु व्यावहारिकदृष्ट्या आवश्यक असलेली कोणतीही गोष्ट एकत्र करण्यासाठी ते क्वचितच "थेट" वापरले जाऊ शकतात: जर केवळ अणूंच्या संख्येमुळे "असेम्बल" करावे लागेल.

तथापि, विद्यमान तंत्रज्ञानाची क्षमता अनेक रेणूंमधून काही सोपी यंत्रणा तयार करण्यासाठी आधीच पुरेशी आहे, जी बाहेरून (ध्वनिक, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक, इ.) नियंत्रण सिग्नलद्वारे मार्गदर्शन करून, इतर रेणू हाताळू शकते आणि तत्सम उपकरणे किंवा अधिक जटिल यंत्रणा तयार करू शकतात.

ते, यामधून, आणखी जटिल उपकरणे बनविण्यास सक्षम असतील, इ. सरतेशेवटी, या घातांकीय प्रक्रियेमुळे आण्विक रोबोट्सची निर्मिती होईल - मोठ्या रेणूशी आणि त्यांच्या स्वतःच्या अंगभूत संगणकांसह आकारात तुलना करता येणारी यंत्रणा.

निसर्ग सतत आहे, आणि कोणत्याही व्याख्येसाठी काही प्रकारच्या सीमांची स्थापना आवश्यक आहे. म्हणून, व्याख्या तयार करणे हे एक कृतज्ञ कार्य आहे. तरीसुद्धा, हे करणे आवश्यक आहे, कारण स्पष्ट व्याख्या एखाद्याला एक घटना दुसर्‍यापासून विभक्त करण्यास, त्यांच्यातील महत्त्वपूर्ण फरक प्रकट करण्यास आणि अशा प्रकारे घटना स्वतःच चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास अनुमती देते. म्हणून, "नॅनो" (ग्रीक शब्द "ड्वार्फ" पासून) - "नॅनोसायन्स", "नॅनोटेक्नॉलॉजी", "नॅनो ऑब्जेक्ट", "नॅनोमटेरियल" या उपसर्गासह आजच्या फॅशनेबल संज्ञांचा अर्थ समजून घेण्याचा प्रयत्न करणे हा या निबंधाचा उद्देश आहे.

विशेष आणि लोकप्रिय वैज्ञानिक साहित्यात या मुद्द्यांवर वारंवार चर्चा केली गेली असली तरीही, साहित्याचे विश्लेषण आणि वैयक्तिक अनुभव हे दर्शविते की व्यापक वैज्ञानिक वर्तुळात अद्याप या समस्येचे स्पष्ट आकलन नाही, अवैज्ञानिक उल्लेख नाही. आणि व्याख्या. म्हणूनच आम्ही वरील सर्व संज्ञांना व्याख्या देण्याचा प्रयत्न करू, वाचकाचे लक्ष "नॅनोऑब्जेक्ट" च्या मूळ संकल्पनेच्या अर्थावर केंद्रित करू. आपल्या सभोवतालच्या जगामध्ये "वस्ती" असलेल्या त्यांच्या मोठ्या आणि लहान "बंधू" पासून नॅनोऑब्जेक्ट्सना मूलभूतपणे वेगळे करणारे काहीतरी आहे की नाही यावर आम्ही वाचकांना एकत्रितपणे विचार करण्यास आमंत्रित करतो. शिवाय, आम्ही त्याला नॅनोस्ट्रक्चर्स आणि त्यांच्या संश्लेषणाच्या डिझाइनवरील विचार प्रयोगांच्या मालिकेत भाग घेण्यासाठी आमंत्रित करतो. आम्ही नॅनोस्केल श्रेणीमध्ये भौतिक आणि रासायनिक परस्परसंवादाच्या स्वरूपामध्ये बदल घडवून आणण्याचाही प्रयत्न करू आणि हे आकारमानाच्या त्याच विभागात घडते, जेथे सजीव आणि निर्जीव निसर्ग यांच्यातील सीमा जाते.

पण प्रथम, हे सर्व कोठून आले, "नॅनो" उपसर्ग का लावला गेला, जो नॅनोस्ट्रक्चर्ससाठी सामग्रीचा संदर्भ देताना निर्णायक आहे, नॅनोसायन्स आणि नॅनोटेक्नॉलॉजी वेगळ्या भागात का उभे आहेत, या वाटपाचा संदर्भ काय आहे (आणि त्याचा संदर्भ आहे) खरोखर वैज्ञानिक पाया?

"नॅनो" म्हणजे काय आणि हे सर्व कुठे सुरू झाले

हा एक उपसर्ग आहे जो सूचित करतो की मूळ मूल्य एक अब्ज पटीने कमी केले जावे, म्हणजे, नऊ शून्यांसह एकाने भागले - 1,000,000,000. उदाहरणार्थ, 1 नॅनोमीटर मीटरचा एक अब्जावा भाग आहे (1 nm = 10 -9 मीटर) ... 1 एनएम किती लहान आहे याची कल्पना करण्यासाठी, खालील विचार प्रयोग करूया (चित्र 1). जर आपण आपल्या ग्रहाचा व्यास (12,750 किमी = 12.75 × 10 6 m ≈ 10 7 m) 100 दशलक्ष (10 8) च्या घटकाने कमी केला, तर आपल्याला सुमारे 10 –1 मी मिळेल. हा आकार व्यासाच्या अंदाजे समान आहे. सॉकर बॉलचा (सॉकर बॉलचा मानक व्यास 22 सेमी आहे, परंतु आमच्या स्केलवर हा फरक नगण्य आहे (आमच्यासाठी 2.2 × 10 –1 मीटर ≈ 10 –1 मीटर). आता आपण सॉकर बॉलचा व्यास त्याच 100 दशलक्ष (10 8) वेळा कमी करू या, आणि फक्त आता आपल्याला 1 nm (अंदाजे फुलरीन C 60 च्या कार्बन रेणूचा व्यास, आकारात सारखाच) एक नॅनोपार्टिकल आकार मिळेल. एक सॉकर बॉल - चित्र पहा. 1) ...

हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की "नॅनो" हा उपसर्ग बर्याच काळापासून वैज्ञानिक साहित्यात वापरला जात आहे, परंतु नॅनो-ऑब्जेक्ट्सपासून दूर नियुक्त करण्यासाठी. विशेषतः, ज्यांचा आकार 1 एनएम पेक्षा अब्जावधी पट जास्त आहे अशा वस्तूंसाठी - डायनासोरच्या परिभाषेत. नॅनोटायरानोसॉर ( nanotyranus) आणि नॅनोसॉर ( नॅनोसॉरस) यांना बटू डायनासोर म्हणतात, ज्यांचे परिमाण अनुक्रमे 5 आणि 1.3 मीटर आहेत. परंतु इतर डायनासोरच्या तुलनेत ते खरोखर "बौने" आहेत, ज्याचा आकार 10 मीटर (50 मीटर पर्यंत) पेक्षा जास्त आहे आणि वजन पोहोचू शकते. 30-40 टन किंवा अधिक. हे उदाहरण जोर देते की "नॅनो" उपसर्ग स्वतः भौतिक अर्थ घेत नाही, परंतु केवळ स्केल दर्शवते.

परंतु आता, या उपसर्गाच्या मदतीने, ते तंत्रज्ञानाच्या विकासामध्ये एक नवीन युग चिन्हांकित करतात, ज्याला कधीकधी चौथी औद्योगिक क्रांती म्हणतात - नॅनोटेक्नॉलॉजीचे युग.

असे मानले जाते की नॅनोटेक्नोलॉजिकल युगाची सुरुवात 1959 मध्ये रिचर्ड फेनमन यांनी एका व्याख्यानात केली होती. तळाशी भरपूर जागा आहे"("तिथे खाली - बरीच जागा.") या व्याख्यानाचा मुख्य सिद्धांत असा होता की भौतिकशास्त्राच्या मूलभूत नियमांच्या दृष्टिकोनातून, लेखकाला आण्विक आणि अणु स्तरांवर काम करण्यात कोणतेही अडथळे दिसत नाहीत. वैयक्तिक अणू किंवा रेणू. फेनमॅनने सांगितले की काही उपकरणांच्या मदतीने अगदी लहान उपकरणे बनवता येतात, जी त्याहूनही लहान उपकरणे बनविण्यास सक्षम असतात आणि अणु पातळीपर्यंत, म्हणजे, योग्य तंत्रज्ञानासह, वैयक्तिक अणू हाताळले जाऊ शकतात.

निष्पक्षतेने, तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की फेनमन हे प्रथमच आले नव्हते. विशेषतः, मॅनिपुलेटर तयार करण्याची कल्पना हळूहळू आकारात कमी होत आहे, 1931 मध्ये लेखक बोरिस झितकोव्ह यांनी त्यांच्या विलक्षण कथा "मिक्रोरुकी" मध्ये व्यक्त केली होती. वाचकांना लेखकाच्या अंतर्दृष्टीची खरी प्रशंसा करण्यासाठी आम्ही या कथेतील लहान अवतरणांचा उल्लेख करणे टाळू शकत नाही:

“मी बराच काळ माझ्या मेंदूचा अभ्यास केला आणि माझ्याकडे हेच आले: मी लहान हात बनवीन, माझी एक अचूक प्रत - त्यांना किमान वीस, तीस पट लहान असू द्या, परंतु त्यांच्याकडे माझ्यासारखी लवचिक बोटे असतील, ते मुठीत अडकतील, वाकतील, माझ्या जिवंत हातांप्रमाणेच स्थितीत होतील. आणि मी त्यांना बनवले ...
पण अचानक मला एक विचार आला: मी माझ्या लहान हातांना सूक्ष्म हात बनवू शकतो. मी त्यांच्यासाठी तेच हातमोजे बनवू शकतो जसे मी माझ्या जिवंत हातांसाठी बनवले आहे, माझ्या मायक्रो-हँड्सपेक्षा दहापट लहान हँडलशी जोडण्यासाठी तीच प्रणाली वापरु शकतो आणि नंतर ... माझ्याकडे वास्तविक मायक्रो-हँड असतील, आधीच दोन माझ्या हालचालीपेक्षा शंभर पट लहान. या हातांनी, मी आयुष्याच्या अशा लहानपणात मोडून जाईन, जे फक्त पाहिले आहे, परंतु जिथे कोणी स्वतःच्या हातांची विल्हेवाट लावली नाही. आणि मी कामाला लागलो...
मला खरे सूक्ष्म-हात बनवायचे होते, जेणेकरुन ज्या पदार्थापासून पदार्थ तयार होतो, ते अकल्पनीयपणे लहान कण जे केवळ अल्ट्रामायक्रोस्कोपद्वारे दृश्यमान असतात ते मी पकडू शकेन. मला त्या क्षेत्रात जायचे होते जिथे मानवी मन आकाराची कोणतीही कल्पना गमावते - असे दिसते की कोणतेही आकार नाहीत, सर्व काही अकल्पनीयपणे लहान आहे."

परंतु हे केवळ साहित्यिक अंदाज नाही. ज्याला आता नॅनोऑब्जेक्ट्स म्हणतात, नॅनोटेक्नॉलॉजी, जर तुमची इच्छा असेल तर, लोकांनी त्यांच्या आयुष्यात बराच काळ वापरला आहे. सर्वात उल्लेखनीय उदाहरणांपैकी एक (शब्दशः आणि लाक्षणिक अर्थाने) बहु-रंगीत काच आहे. उदाहरणार्थ, चौथ्या शतकात तयार केले गेले. एन.एस. ब्रिटीश म्युझियममध्ये ठेवलेला लाइकर्गस गॉब्लेट बाहेरून प्रकाशित झाल्यावर हिरवा असतो, परंतु आतून प्रकाशित झाल्यावर जांभळा-लाल असतो. इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी वापरून अलीकडील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की हा असामान्य परिणाम काचेमध्ये सोन्याचे आणि चांदीच्या नॅनोसाइज्ड कणांच्या उपस्थितीमुळे होतो. म्हणून, आम्ही सुरक्षितपणे म्हणू शकतो की लाइकर्गस कप नॅनोकॉम्पोझिट सामग्रीचा बनलेला आहे.

आता असे दिसून आले आहे की, मध्ययुगात, स्टेन्ड काचेच्या खिडक्या तयार करण्यासाठी काचेमध्ये धातूची नॅनो-धूळ अनेकदा जोडली जात असे. काचेच्या रंगातील फरक जोडलेल्या कणांमधील फरकांवर अवलंबून असतात - वापरलेल्या धातूचे स्वरूप आणि त्याच्या कणांचा आकार. अलीकडे असे आढळून आले की या चष्म्यांमध्ये जीवाणूनाशक गुणधर्म देखील आहेत, म्हणजेच ते केवळ खोलीत प्रकाशाचा एक सुंदर खेळ देत नाहीत तर वातावरण निर्जंतुक करतात.

जर आपण ऐतिहासिक दृष्टीने विज्ञानाच्या विकासाच्या इतिहासाचा विचार केला तर आपण एकीकडे, एक सामान्य वेक्टर - नैसर्गिक विज्ञानाचा "सखोल" पदार्थात प्रवेश करू शकतो. या वेक्टरसह हालचाल निरीक्षण साधनांच्या विकासाद्वारे निर्धारित केली जाते. सुरुवातीला, लोकांनी सामान्य जगाचा अभ्यास केला, ज्याचे निरीक्षण करण्यासाठी विशेष साधनांची आवश्यकता नव्हती. या स्तरावरील निरीक्षणांनी जीवशास्त्राचा पाया घातला (जिवंत जगाचे वर्गीकरण, के. लिनिअस इ.), उत्क्रांतीचा सिद्धांत तयार झाला (सी. डार्विन, 1859). जेव्हा दुर्बिणी दिसली तेव्हा लोक खगोलीय निरीक्षणे करण्यास सक्षम होते (जी. गॅलिलिओ, 1609). याचा परिणाम सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षण आणि शास्त्रीय यांत्रिकी (I. न्यूटन, 1642-1727) च्या नियमात झाला. जेव्हा लेव्हेंगुक मायक्रोस्कोप (1674) दिसला, तेव्हा लोकांनी सूक्ष्मात प्रवेश केला (आकार मध्यांतर 1 मिमी - 0.1 मिमी). सुरुवातीला हे फक्त लहान, अदृश्य जीवांचे चिंतन होते. केवळ 19व्या शतकाच्या शेवटी एल. पाश्चर हे सूक्ष्मजीवांचे स्वरूप आणि कार्ये स्पष्ट करणारे पहिले होते. त्याच काळात (19व्या शतकाच्या उत्तरार्धात - 20व्या शतकाच्या सुरुवातीस) भौतिकशास्त्रात क्रांती होत होती. शास्त्रज्ञांनी अणूच्या आत प्रवेश करणे, त्याच्या संरचनेचा अभ्यास करणे सुरू केले. पुन्हा, हे नवीन पद्धती आणि साधनांच्या उदयामुळे होते, ज्याने पदार्थाच्या सर्वात लहान कणांचा वापर करण्यास सुरुवात केली. 1909 मध्ये, अल्फा कण (सुमारे 10 -13 मीटर आकाराचे हेलियम न्यूक्ली) वापरून, रदरफोर्डने सोन्याच्या अणूचे केंद्रक "पाहण्यास" व्यवस्थापित केले. या प्रयोगांच्या आधारे तयार केलेल्या अणूचे बोहर-रदरफोर्ड ग्रहांचे मॉडेल अणूमधील "मोकळ्या" जागेच्या विशालतेची दृश्य प्रतिमा देते, जे सौर मंडळाच्या वैश्विक रिक्ततेशी तुलना करता येते. फाइनमनच्या व्याख्यानात अशा आदेशांची शून्यता होती. त्याच α-कणांच्या मदतीने, 1919 मध्ये रदरफोर्डने नायट्रोजनचे ऑक्सिजनमध्ये रूपांतर करण्यासाठी पहिली आण्विक प्रतिक्रिया केली. अशा प्रकारे भौतिकशास्त्रज्ञांनी पिको- आणि फेमटो-आयामी मध्यांतरांमध्ये प्रवेश केला आणि अणू आणि उपपरमाण्विक स्तरावरील पदार्थाची रचना समजून घेतल्याने गेल्या शतकाच्या पूर्वार्धात क्वांटम मेकॅनिक्सची निर्मिती झाली.

हरवलेल्या मूल्यांचे जग

ऐतिहासिकदृष्ट्या, असे घडले की आकारमानावर (चित्र 2) नॅनोस्केल क्षेत्र वगळता जवळजवळ सर्व मितीय संशोधन क्षेत्र "कव्हर" होते. तथापि, जग दूरदर्शी लोकांशिवाय नाही. 20 व्या शतकाच्या पूर्वार्धात, डब्ल्यू. ओस्टवाल्ड यांनी "द वर्ल्ड ऑफ बायपास्ड क्वांटिटीज" हे पुस्तक प्रकाशित केले, जे त्या वेळी रसायनशास्त्राच्या नवीन क्षेत्राशी संबंधित होते - कोलाइडल केमिस्ट्री, जे नॅनोमीटर-आकाराच्या कणांशी तंतोतंत व्यवहार करते (जरी ही संज्ञा नव्हती. अद्याप वापरलेले). आधीच या पुस्तकात, त्याने नोंदवले आहे की काही ठिकाणी पदार्थाचे विखंडन नवीन गुणधर्मांकडे जाते, की संपूर्ण सामग्रीचे गुणधर्म कणांच्या आकारावर अवलंबून असतात.

विसाव्या शतकाच्या सुरूवातीस, त्यांना अद्याप या आकाराचे कण कसे "पाहायचे" हे माहित नव्हते, कारण ते प्रकाश सूक्ष्मदर्शकाच्या रेझोल्यूशन मर्यादेच्या खाली असतात. त्यामुळे, नॅनोटेक्नॉलॉजीच्या उदयातील प्रारंभिक टप्पे म्हणजे एम. नॉल आणि ई. रुस्का यांचा १९३१ मध्ये इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपचा शोध मानला जाणे हा योगायोग नाही. त्यानंतरच मानवता सबमायक्रॉन आणि नॅनोमीटर आकाराच्या वस्तू "पाहण्यास" सक्षम झाली. आणि मग सर्व काही ठिकाणी पडते - मुख्य निकष ज्याद्वारे मानवता कोणतीही नवीन तथ्ये आणि घटना स्वीकारते (किंवा स्वीकारत नाही), अविश्वासू थॉमसच्या शब्दात व्यक्त केली जाते: "मी पाहत नाही तोपर्यंत मी विश्वास ठेवणार नाही."

पुढची पायरी 1981 मध्ये उचलली गेली - जी. बिनिग आणि जी. रोहरर यांनी एक स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोप तयार केला, ज्यामुळे केवळ वैयक्तिक अणूंच्या प्रतिमा मिळवणे शक्य झाले नाही, तर ते हाताळणे देखील शक्य झाले. म्हणजेच, तंत्रज्ञान तयार केले गेले, ज्याबद्दल आर. फेनमन यांनी त्यांच्या व्याख्यानात सांगितले. त्यानंतर नॅनो टेक्नॉलॉजीचे युग सुरू झाले.

लक्षात घ्या की इथे आम्ही पुन्हा त्याच कथेला सामोरे जात आहोत. पुन्हा, कारण मानवतेसाठी हे सामान्य आहे की त्याकडे लक्ष न देणे, कमीतकमी थोडेसे, परंतु त्याच्या वेळेच्या पुढे आहे. म्हणून, नॅनोटेक्नॉलॉजीचे उदाहरण वापरून, असे दिसून आले की नवीन काहीही सापडले नाही, त्यांना फक्त आजूबाजूला काय घडत आहे हे अधिक चांगल्या प्रकारे समजू लागले, अगदी प्राचीन काळी लोकांनी आधीच काय केले होते, जरी नकळतपणे किंवा त्याऐवजी जाणीवपूर्वक (त्यांना माहित होते की ते काय करतात. मिळवायचे होते), परंतु भौतिकशास्त्र आणि रसायनशास्त्रातील घटना समजत नाहीत. दुसरा प्रश्न असा आहे की तंत्रज्ञानाच्या उपस्थितीचा अर्थ प्रक्रियेचे सार समजून घेणे इतकेच नाही. त्यांना बर्‍याच काळासाठी स्टील कसे शिजवायचे हे माहित होते, परंतु पोलाद बनवण्याच्या भौतिक आणि रासायनिक पायाची समज खूप नंतर आली. येथे आपण लक्षात ठेवू शकता की दमास्कस स्टीलचे रहस्य अद्याप शोधले गेले नाही. येथे एक वेगळा हायपोस्टॅसिस आहे - आम्हाला माहित आहे की काय प्राप्त करणे आवश्यक आहे, परंतु आम्हाला कसे माहित नाही. त्यामुळे विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचा संबंध नेहमीच साधा नसतो.

त्यांच्या आधुनिक समजानुसार नॅनोमटेरियल्सचा सामना करणारे पहिले कोण होते? 1981 मध्ये, अमेरिकन शास्त्रज्ञ जी. ग्लेटर यांनी प्रथम "नॅनोक्रिस्टलाइन" ची व्याख्या वापरली. त्यांनी नॅनोमटेरिअल्स तयार करण्याची संकल्पना तयार केली आणि 1981-1986 मध्ये कामांच्या मालिकेत ती विकसित केली, "नॅनोक्रिस्टलाइन", "नॅनोस्ट्रक्चर्ड", "नॅनोफेस" आणि "नॅनोकॉम्पोझिट" मटेरिअल्स या संज्ञा सादर केल्या. घन पदार्थांचे गुणधर्म बदलण्यासाठी आधार म्हणून नॅनोमटेरियलमधील असंख्य इंटरफेसच्या निर्णायक भूमिकेवर या कामांमध्ये मुख्य भर देण्यात आला.

नॅनोटेक्नॉलॉजीच्या इतिहासातील सर्वात महत्वाची घटना आणि नॅनोकणांच्या विचारसरणीचा विकास देखील 80 च्या दशकाच्या मध्यात - कार्बन नॅनोस्ट्रक्चर्स - फुलरेन्स आणि कार्बन नॅनोट्यूबचा XX शतकाच्या सुरुवातीच्या 90 च्या दशकाच्या मध्यभागी शोध होता. ग्राफीन तयार करण्याच्या पद्धतीचे XXI शतक.

पण व्याख्यांकडे परत.

प्रथम व्याख्या: सर्वकाही अगदी सोपे आहे

सुरुवातीला हे खूप सोपे होते. 2000 मध्ये अमेरिकेचे अध्यक्ष बी. क्लिंटन यांनी या दस्तऐवजावर स्वाक्षरी केली. नॅशनल नॅनोटेक्नॉलॉजी इनिशिएटिव्ह"("नॅशनल नॅनोटेक्नॉलॉजी इनिशिएटिव्ह"), जी खालील व्याख्या प्रदान करते: नॅनोटेक्नॉलॉजी म्हणजे अणु, आण्विक आणि मॅक्रोमोलेक्युलर स्तरांवर तंत्रज्ञान आणि संशोधनाची निर्मिती. बद्दल 1 ते 100 nm पर्यंत घटनांचा मूलभूत पाया आणि नॅनोस्केल स्तरावरील सामग्रीचे गुणधर्म समजून घेण्यासाठी तसेच संरचना, उपकरणे आणि प्रणालींची निर्मिती आणि वापर त्यांच्या आकारानुसार निर्धारित नवीन गुणधर्म आणि कार्यांसह.

2003 मध्ये, यूके सरकारने अर्ज केला रॉयल सोसायटी आणि रॉयल अॅकॅडमी ऑफ इंजिनीअरिंगनॅनोटेक्नॉलॉजीच्या विकासाच्या गरजेवर त्यांचे मत व्यक्त करण्याच्या विनंतीसह, त्यांच्या विकासामुळे होणारे फायदे आणि समस्यांचे मूल्यांकन करण्यासाठी. अशा अहवालाचे शीर्षक आहे “ नॅनोसायन्स आणि नॅनो तंत्रज्ञान: संधी आणि अनिश्चितता"जुलै 2004 मध्ये दिसू लागले, आणि त्यात, आम्हाला माहीत आहे म्हणून, प्रथमच नॅनोसायन्स आणि नॅनोटेक्नॉलॉजीच्या स्वतंत्र व्याख्या देण्यात आल्या:

नॅनोसायन्स अणु, आण्विक आणि मॅक्रोमोलेक्युलर स्तरावरील घटना आणि वस्तूंचा अभ्यास आहे, ज्याची वैशिष्ट्ये त्यांच्या मॅक्रोएनालॉग्सच्या गुणधर्मांपेक्षा लक्षणीय भिन्न आहेत.

नॅनो तंत्रज्ञान संरचना, उपकरणे आणि प्रणालींचे डिझाइन, वैशिष्ट्यीकरण, उत्पादन आणि अनुप्रयोग आहे, ज्याचे गुणधर्म नॅनोमीटर स्तरावर त्यांच्या आकार आणि आकारानुसार निर्धारित केले जातात.

अशा प्रकारे, "नॅनोटेक्नॉलॉजी" या शब्दाखाली आपल्याला नॅनो-ऑब्जेक्ट्स तयार करण्यास आणि/किंवा हाताळण्यास अनुमती देणार्‍या तांत्रिक पद्धतींचा संच समजला जातो.हे फक्त नॅनो-ऑब्जेक्ट्स परिभाषित करण्यासाठी राहते. परंतु हे असे दिसून आले की हे इतके सोपे नाही आहे, म्हणून बहुतेक लेख याच व्याख्येला समर्पित आहे.

सुरुवातीला, येथे औपचारिक व्याख्या आहे जी सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते:

नॅनोऑब्जेक्ट्स (नॅनोकण) किमान एका परिमाणात 1-100 नॅनोमीटरच्या वैशिष्ट्यपूर्ण आकाराच्या वस्तू (कण) आहेत.

सर्व काही चांगले आणि समजण्यासारखे आहे असे दिसते, केवळ 1 आणि 100 एनएमच्या खालच्या आणि वरच्या मर्यादेची इतकी कठोर व्याख्या का दिली जाते हे स्पष्ट नाही? ही एक स्वैच्छिक निवड असल्याचे दिसते, विशेषत: वरच्या मर्यादेबद्दल संशयास्पद. 70 किंवा 150 एनएम का नाही? खरंच, निसर्गातील सर्व नॅनो-ऑब्जेक्ट्सची विविधता लक्षात घेऊन, आकारमानाच्या नॅनो-साइटच्या सीमा लक्षणीयरीत्या अस्पष्ट केल्या जाऊ शकतात आणि केल्या पाहिजेत. आणि सर्वसाधारणपणे, निसर्गात, कोणत्याही अचूक सीमा काढणे अशक्य आहे - काही वस्तू सहजतेने इतरांमध्ये वाहतात आणि हे एका विशिष्ट अंतराने होते, एका बिंदूवर नाही.

सीमांबद्दल बोलण्यापूर्वी, "नॅनोऑब्जेक्ट" च्या संकल्पनेमध्ये कोणता भौतिक अर्थ समाविष्ट आहे हे समजून घेण्याचा प्रयत्न करूया, त्यास वेगळ्या व्याख्येने का ओळखले पाहिजे?

वर नमूद केल्याप्रमाणे, केवळ 20 व्या शतकाच्या शेवटी एक समज दिसू लागली (किंवा त्याऐवजी, स्वतःच्या मनात ठामपणे सांगण्यासाठी) की पदार्थाच्या संरचनेच्या नॅनोस्केल मध्यांतराची स्वतःची वैशिष्ट्ये आहेत, की या स्तरावर पदार्थामध्ये इतर गुणधर्म आहेत जे मॅक्रोकोझममध्ये प्रकट होत नाहीत. काही इंग्रजी संज्ञा रशियनमध्ये अनुवादित करणे खूप कठीण आहे, परंतु इंग्रजीमध्ये एक संज्ञा आहे “ मोठ्या प्रमाणात माल", ज्याचे ढोबळमानाने भाषांतर केले जाऊ शकते" मोठ्या प्रमाणात पदार्थ "," मोठ्या प्रमाणात पदार्थ "," सतत माध्यम ". तर येथे काही गुणधर्म आहेत " मोठ्या प्रमाणात साहित्य»त्याच्या घटक कणांचा आकार जसजसा कमी होतो, विशिष्ट आकार गाठला जातो तेव्हा ते बदलू शकतात. या प्रकरणात, ते म्हणतात की पदार्थाच्या नॅनोस्टेटमध्ये, नॅनोमटेरियलमध्ये संक्रमण होते.

आणि हे घडते कारण कणांच्या आकारमानात घट झाल्यामुळे, त्यांच्या पृष्ठभागावर स्थित अणूंचा अंश आणि वस्तूच्या गुणधर्मांमध्ये त्यांचे योगदान महत्त्वपूर्ण बनते आणि आकारात आणखी घट झाल्यामुळे वाढते (चित्र 3).

परंतु पृष्ठभागाच्या अणूंच्या अंशामध्ये वाढ झाल्यामुळे कणांच्या गुणधर्मांवर लक्षणीय परिणाम का होतो?

तथाकथित पृष्ठभागाच्या घटना बर्याच काळापासून ज्ञात आहेत - या पृष्ठभागावरील ताण, केशिका घटना, पृष्ठभागावरील क्रियाकलाप, ओले होणे, शोषण, आसंजन इत्यादी आहेत. या घटनेचा संपूर्ण संच या वस्तुस्थितीमुळे आहे की परस्परसंवादाची शक्ती शरीर बनवणाऱ्या कणांची त्याच्या पृष्ठभागावर भरपाई केली जात नाही (चित्र 4). दुसऱ्या शब्दांत, पृष्ठभागावरील अणू (क्रिस्टल किंवा द्रव - काही फरक पडत नाही) विशेष स्थितीत आहेत. उदाहरणार्थ, क्रिस्टल्समध्ये, ज्या शक्ती त्यांना क्रिस्टल जाळीच्या नोड्समध्ये येण्यास भाग पाडतात ते त्यांच्यावर फक्त खालूनच कार्य करतात. म्हणून, या "पृष्ठभाग" अणूंचे गुणधर्म व्हॉल्यूममधील समान अणूंच्या गुणधर्मांपेक्षा भिन्न आहेत.

नॅनोऑब्जेक्ट्समधील पृष्ठभागावरील अणूंची संख्या झपाट्याने वाढते (चित्र 3), नॅनो ऑब्जेक्टच्या गुणधर्मांमध्ये त्यांचे योगदान निर्णायक बनते आणि ऑब्जेक्टच्या आकारात आणखी घट झाल्यामुळे वाढते. नॅनोस्केलमध्ये नवीन गुणधर्म प्रकट होण्याचे हे तंतोतंत एक कारण आहे.

चर्चेतील गुणधर्मांमधील बदलाचे आणखी एक कारण म्हणजे क्वांटम मेकॅनिक्सच्या नियमांचा प्रभाव या मितीय स्तरावर प्रकट होऊ लागतो, म्हणजेच नॅनोस्केलची पातळी म्हणजे संक्रमणाची पातळी, म्हणजे संक्रमण, शास्त्रीय काळापासून. क्वांटम मेकॅनिक्सच्या शासनापर्यंत यांत्रिकी. आणि हे सर्वज्ञात आहे की, सर्वात अप्रत्याशित म्हणजे संक्रमणकालीन अवस्था.

20 व्या शतकाच्या मध्यापर्यंत, लोक अणूंच्या वस्तुमानासह आणि एका अणूसह कार्य करण्यास शिकले.

त्यानंतर, हे स्पष्ट झाले की "अणूंचा लहान ढीग" हे काहीतरी वेगळे आहे, जे अणूंच्या वस्तुमानाशी किंवा एका अणूसारखे नाही.

सेमीकंडक्टर्सच्या भौतिकशास्त्रातील या समस्येला कदाचित पहिल्यांदाच शास्त्रज्ञ आणि तंत्रज्ञ समोरासमोर आले आहेत. सूक्ष्मीकरणाच्या शोधात, ते अशा कणांच्या आकारापर्यंत पोहोचले (अनेक दहा नॅनोमीटर किंवा त्याहून कमी), ज्यावर त्यांचे ऑप्टिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म "सामान्य" आकाराच्या कणांपेक्षा झपाट्याने भिन्न होऊ लागले. तेव्हाच हे शेवटी स्पष्ट झाले की "नॅनोसाइज" स्केल हे एक विशेष क्षेत्र आहे, जे मॅक्रोपार्टिकल्स किंवा सतत माध्यमांच्या अस्तित्वाच्या क्षेत्रापेक्षा वेगळे आहे.

म्हणून, नॅनोसायन्स आणि नॅनोटेक्नॉलॉजीच्या वरील व्याख्येमध्ये, सर्वात लक्षणीय संकेत असा आहे की "वास्तविक नॅनो" ची सुरुवात या स्केलमधील संक्रमणाशी संबंधित पदार्थांचे नवीन गुणधर्म दिसण्यापासून होते आणि मोठ्या प्रमाणात सामग्रीच्या गुणधर्मांपेक्षा भिन्न असते. म्हणजेच, नॅनोकणांची सर्वात आवश्यक आणि सर्वात महत्त्वाची गुणवत्ता, सूक्ष्म- आणि मॅक्रोकणांमधील त्यांचा मुख्य फरक म्हणजे त्यांच्यामध्ये मूलभूतपणे नवीन गुणधर्मांचे स्वरूप आहे जे इतर आकारांमध्ये प्रकट होत नाहीत. आम्ही आधीच साहित्यिक उदाहरणे उद्धृत केली आहेत, मॅक्रो-, मायक्रो- आणि नॅनो-ऑब्जेक्ट्समधील फरक स्पष्टपणे दर्शविण्यासाठी आणि त्यावर जोर देण्यासाठी आम्ही हे तंत्र पुन्हा वापरू.

चला साहित्यिक उदाहरणांकडे परत जाऊया. लेस्कोव्हच्या कथेचा नायक लेव्हशाचा अनेकदा "लवकर" नॅनोटेक्नॉलॉजिस्ट म्हणून उल्लेख केला जातो. मात्र, हे चुकीचे आहे. लेफ्टीची मुख्य कामगिरी म्हणजे त्याने लहान नखे बनवले [ “मी या घोड्याच्या नालांपेक्षा लहान काम केले आहे: मी कार्नेशन बनवले आहे, ज्यामध्ये घोड्याच्या नालांना हातोडा मारण्यात आला होता, आता तेथे कोणताही लहान वाव घेऊ शकत नाही"]. परंतु हे नखे, जरी अगदी लहान असले तरी, नखे राहिले, त्यांनी त्यांचे मुख्य कार्य गमावले नाही - घोड्याचा नाल धरण्यासाठी. तर लेफ्टी सह उदाहरण हे लघुकरणाचे उदाहरण आहे (मायक्रोमिनिएच्युरायझेशन, जर तुम्ही कराल), म्हणजे एखाद्या वस्तूचे कार्यात्मक आणि इतर गुणधर्म न बदलता त्याचा आकार कमी करणे.

परंतु बी. झितकोव्हच्या आधीच नमूद केलेल्या कथेत गुणधर्मांमधील बदलाचे नेमके वर्णन केले आहे:

“मला एक पातळ वायर काढायची होती - म्हणजे माझ्या जिवंत हातांसाठी केसांसारखी जाडी. मी सूक्ष्म हाताने तांबे धरल्याप्रमाणे मी काम केले आणि सूक्ष्मदर्शकातून पाहिले. पातळ, पातळ - अजून पाच वेळा ताणणे बाकी आहे - आणि मग वायर फाटली. ते तुटलेही नाही - ते चिकणमातीचे बनलेले आहे तसे कोसळले. बारीक वाळू मध्ये चुरा. हे लाल तांबे त्याच्या लवचिकतेसाठी प्रसिद्ध आहे."

लक्षात घ्या की मध्ये विकिपीडियानॅनोटेक्नॉलॉजी बद्दलच्या लेखात, तांब्याच्या कडकपणात वाढ ही आकारात घट असलेल्या गुणधर्मांमधील बदलांच्या उदाहरणांपैकी एक म्हणून दिली आहे. (मला आश्चर्य वाटते की बी. झितकोव्हला 1931 मध्ये याबद्दल कसे कळले?)

नॅनो-ऑब्जेक्ट्स: क्वांटम प्लेन, थ्रेड्स आणि पॉइंट्स. कार्बन नॅनोस्ट्रक्चर्स

20 व्या शतकाच्या शेवटी, पदार्थाच्या कणांच्या आकाराच्या विशिष्ट प्रदेशाचे अस्तित्व - नॅनोस्केलचे क्षेत्र - शेवटी स्पष्ट झाले. भौतिकशास्त्रज्ञ, नॅनो-ऑब्जेक्ट्सची व्याख्या परिष्कृत करतात, असा युक्तिवाद करतात की आकारमानाच्या नॅनो-साइटची वरची मर्यादा तथाकथित निम्न-आयामी प्रभावांच्या प्रकटीकरणाच्या आकाराशी किंवा मितीयता कमी करण्याच्या परिणामाशी एकरूप होते. .

भौतिकशास्त्रज्ञांच्या भाषेतील शेवटच्या विधानाचे सामान्य मानवी भाषेत उलट भाषांतर करण्याचा प्रयत्न करूया.

आपण त्रिमितीय जगात राहतो. आपल्या सभोवतालच्या सर्व वास्तविक वस्तूंचा तिन्ही परिमाणांमध्ये एक किंवा दुसरा आकार असतो किंवा भौतिकशास्त्रज्ञ म्हणतात त्याप्रमाणे त्यांचे परिमाण 3 असते.

पुढील विचार प्रयोग करू. चला त्रिमितीय निवडा, खंड,काही सामग्रीचा नमुना, शक्यतो एकसंध क्रिस्टल. ते 1 सेमी लांबीच्या काठासह घन असू द्या. या नमुन्यात काही भौतिक गुणधर्म आहेत, त्याच्या आकारापेक्षा स्वतंत्र. आमच्या नमुन्याच्या बाह्य पृष्ठभागाजवळ, गुणधर्म मोठ्या प्रमाणात असलेल्यांपेक्षा भिन्न असू शकतात. तथापि, पृष्ठभागावरील अणूंचा सापेक्ष अपूर्णांक लहान आहे, आणि म्हणून गुणधर्मांमधील पृष्ठभागाच्या बदलाच्या योगदानाकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते (या गरजेचा अर्थ भौतिकशास्त्रज्ञांच्या भाषेत असा होतो की नमुना खंड). आता आपण घन अर्ध्यामध्ये विभाजित करू - त्याचे दोन वैशिष्ट्यपूर्ण आकार समान राहतील आणि एक, त्याची उंची असू द्या. d, 2 पट कमी होईल. नमुन्याच्या गुणधर्मांचे काय होते? ते बदलणार नाहीत. चला हा प्रयोग पुन्हा एकदा करू आणि आपल्या आवडीच्या मालमत्तेचे मोजमाप करू. आम्हाला समान परिणाम मिळेल. प्रयोगाची अनेक वेळा पुनरावृत्ती करून, आम्ही शेवटी काही गंभीर आकारापर्यंत पोहोचू. d*, ज्याच्या खाली आम्ही मोजत असलेली मालमत्ता आकारावर अवलंबून राहू लागेल d... का? येथे d ≤ d* पृष्ठभागावरील अणूंच्या गुणधर्मांमधील योगदानाचा अंश लक्षणीय बनतो आणि पुढील घटाने तो वाढतच जाईल d

भौतिकशास्त्रज्ञ म्हणतात की जेव्हा d ≤ d* आमच्या नमुन्यात आहे एका परिमाणात क्वांटम आकार प्रभाव.त्यांच्यासाठी, आमचा नमुना आता त्रिमितीय नाही (जे कोणत्याही सामान्य व्यक्तीला मूर्खपणाचे वाटते, कारण आमचे dजरी लहान, परंतु शून्याच्या समान नाही!), ते परिमाण दोन पर्यंत कमी केले आहे.ए नमुना स्वतः म्हणतात क्वांटम विमान,किंवा क्वांटम वेल,"संभाव्य विहीर" या शब्दाशी साधर्म्य साधून अनेकदा भौतिकशास्त्रात वापरले जाते.

जर काही नमुन्यात d ≤ d* दोन आयामांमध्ये, याला म्हणतात एक-आयामी क्वांटम ऑब्जेक्ट,किंवा क्वांटम धागा,किंवा क्वांटम वायर.आहे शून्य-आयामी वस्तू,किंवा क्वांटम डॉट्स, d ≤ d* तिन्ही परिमाणांमध्ये.

स्वाभाविकच, गंभीर आकार d* भिन्न सामग्रीसाठी स्थिर मूल्य नाही आणि एका सामग्रीसाठी देखील आम्ही आमच्या प्रयोगात कोणते गुणधर्म मोजले यावर अवलंबून, किंवा दुसर्‍या शब्दात, भौतिक घटनेची कोणती महत्त्वपूर्ण आयामी वैशिष्ट्ये हा गुणधर्म निर्धारित करतात यावर अवलंबून बदलू शकतात (मुक्त मार्ग फोनॉन्सचे इलेक्ट्रॉन्स , डी ब्रोग्ली तरंगलांबी, प्रसार लांबी, बाह्य इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डची प्रवेश खोली किंवा ध्वनिक लहरी इ.).

तथापि, असे दिसून आले की सजीव आणि निर्जीव निसर्गातील सेंद्रिय आणि अजैविक पदार्थांमध्ये घडणाऱ्या सर्व प्रकारच्या घटनांसह, मूल्य d* अंदाजे 1-100 nm च्या श्रेणीमध्ये आहे. अशा प्रकारे, "नॅनो-ऑब्जेक्ट" ("नॅनोस्ट्रक्चर", "नॅनोपार्टिकल") ही "क्वांटम-डायमेंशनल स्ट्रक्चर" या शब्दाची दुसरी आवृत्ती आहे. ही एक वस्तू आहे जी आहे d ≤ d* किमान एका परिमाणात. हे कमी आकारमानाचे कण आहेत, पृष्ठभागावरील अणूंचे प्रमाण वाढलेले कण. याचा अर्थ असा की मितीयता कमी करण्याच्या डिग्रीनुसार त्यांचे वर्गीकरण करणे सर्वात तर्कसंगत आहे: 2D - क्वांटम प्लेन, 1D - क्वांटम थ्रेड्स, 0D - क्वांटम डॉट्स.

कमी झालेल्या परिमाणांचे संपूर्ण स्पेक्ट्रम सहजपणे स्पष्ट केले जाऊ शकते आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे ते कार्बन नॅनोकणांचे उदाहरण वापरून प्रायोगिकरित्या पाहिले जाऊ शकते.

कार्बन नॅनोस्ट्रक्चर्सचा शोध हा नॅनोकणांच्या संकल्पनेच्या विकासातील एक महत्त्वाचा टप्पा होता.

कार्बन हा निसर्गातील केवळ अकरावा सर्वात विपुल घटक आहे, परंतु त्याच्या अणूंचे एकमेकांशी संयोग होण्याच्या आणि लांब रेणू तयार करण्याच्या अद्वितीय क्षमतेबद्दल धन्यवाद, ज्यामध्ये इतर घटकांचा समावेश होतो, सेंद्रीय संयुगेची एक प्रचंड विविधता उद्भवली आणि स्वतःच जीवन. परंतु, केवळ स्वतःशी एकत्र करूनही, कार्बन अतिशय वैविध्यपूर्ण गुणधर्मांसह विविध संरचनांचा एक मोठा संच तयार करण्यास सक्षम आहे - तथाकथित अॅलोट्रॉपिक बदल. डायमंड, उदाहरणार्थ, पारदर्शकता आणि कडकपणासाठी एक मानक आहे, एक डायलेक्ट्रिक आणि उष्णता इन्सुलेटर आहे. तथापि, ग्रेफाइट हा प्रकाशाचा एक आदर्श "शोषक" आहे, एक अल्ट्रा-सॉफ्ट मटेरियल (विशिष्ट दिशेने), उष्णता आणि विजेचा सर्वोत्तम वाहक आहे (वर उल्लेख केलेल्या दिशेला लंब असलेल्या विमानात). पण हे दोन्ही पदार्थ केवळ कार्बनच्या अणूंनी बनलेले आहेत!

पण हे सर्व मॅक्रो स्तरावर आहे. आणि नॅनोस्केलमधील संक्रमण कार्बनचे नवीन अद्वितीय गुणधर्म उघडते. असे दिसून आले की कार्बन अणूंचे एकमेकांसाठी "प्रेम" इतके महान आहे की ते इतर घटकांच्या सहभागाशिवाय, त्यांच्या परिमाणांसह एकमेकांपासून भिन्न असलेल्या नॅनोस्ट्रक्चर्सचा संपूर्ण संच तयार करू शकतात. यामध्ये फुलरेन्स, ग्राफीन, नॅनोट्यूब, नॅनोकॉन्स इत्यादींचा समावेश होतो (चित्र 5).

लक्षात घ्या की कार्बन नॅनोस्ट्रक्चरला "खरे" नॅनोकण म्हटले जाऊ शकते, कारण, अंजीर मध्ये स्पष्टपणे पाहिले जाऊ शकते. 5, त्यांचे सर्व घटक अणू पृष्ठभागावर आहेत.

पण परत ग्रेफाइटकडेच. तर, ग्रेफाइट हे मूलभूत कार्बनचे सर्वात व्यापक आणि थर्मोडायनामिकली स्थिर बदल आहे ज्यामध्ये समांतर अणु स्तरांचा समावेश असलेल्या त्रि-आयामी क्रिस्टल रचनेचा समावेश आहे, त्यातील प्रत्येक षटकोनी (चित्र 6) च्या जवळ आहे. कार्बन अणू अशा कोणत्याही षटकोनाच्या शिरोबिंदूंवर स्थित असतो आणि षटकोनीच्या बाजू कार्बन अणूंमधील मजबूत सहसंयोजक बंध ग्राफिकरित्या प्रतिबिंबित करतात, ज्याची लांबी 0.142 एनएम आहे. परंतु स्तरांमधील अंतर बरेच मोठे आहे (0.334 एनएम), आणि म्हणून स्तरांमधील कनेक्शन ऐवजी कमकुवत आहे (या प्रकरणात, ते व्हॅन डेर वाल्स परस्परसंवादाबद्दल बोलतात).

ही क्रिस्टल रचना ग्रेफाइटच्या भौतिक गुणधर्मांची वैशिष्ट्ये स्पष्ट करते. प्रथम, कमी कडकपणा आणि लहान फ्लेक्समध्ये सहजपणे एक्सफोलिएट करण्याची क्षमता. म्हणून, उदाहरणार्थ, पेन्सिल लीड्स लिहिलेल्या आहेत, ज्याचे ग्रेफाइट फ्लेक्स, सोलून, कागदावर राहतात. दुसरे म्हणजे, ग्रेफाइटच्या भौतिक गुणधर्मांची आधीच नमूद केलेली एनिसोट्रॉपी आणि सर्व प्रथम, त्याची विद्युत चालकता आणि थर्मल चालकता.

ग्रेफाइटच्या त्रिमितीय संरचनेच्या कोणत्याही स्तरांना 2D परिमाण असलेली विशाल प्लॅनर रचना मानली जाऊ शकते. केवळ कार्बन अणूंपासून बनवलेल्या या द्विमितीय संरचनेला ‘ग्रॅफिन’ म्हणतात. अशी रचना प्राप्त करणे तुलनेने सोपे आहे, किमान विचार प्रयोगात. लीड पेन्सिल घ्या आणि लिहायला सुरुवात करा. लीडची उंची dकमी होईल. जर तुमच्याकडे पुरेसा संयम असेल, तर कधीतरी मूल्य dसमान होईल d*, आणि आम्हाला क्वांटम प्लेन (2D) मिळेल.

बर्‍याच काळापासून, सर्वसाधारणपणे मुक्त स्थितीत (सबस्ट्रेटशिवाय) प्लॅनर द्विमितीय संरचनांच्या स्थिरतेची समस्या आणि विशेषतः ग्राफीन, तसेच ग्राफीनचे इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म हे केवळ सैद्धांतिक अभ्यासाचा विषय आहेत. अगदी अलीकडे, 2004 मध्ये, ए. जीम आणि के. नोव्होसेलोव्ह यांच्या नेतृत्वाखालील भौतिकशास्त्रज्ञांच्या गटाने ग्राफीनचे पहिले नमुने मिळवले, ज्याने या क्षेत्रात क्रांती घडवून आणली, कारण अशा द्विमितीय संरचना विशेषत: आश्चर्यकारक इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म प्रदर्शित करण्यासाठी, गुणात्मकरित्या प्रदर्शित केल्या गेल्या. पूर्वी पाहिलेल्या सर्वांपेक्षा वेगळे. म्हणूनच, आज शेकडो प्रायोगिक गट ग्राफीनच्या इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्मांची तपासणी करत आहेत.

जर आपण ग्राफीनचा थर, मोनोएटॉमिक जाडीत, एका सिलेंडरमध्ये दुमडला, जेणेकरून कार्बन अणूंचा षटकोनी ग्रिड सीमशिवाय बंद होईल, तर आपण "बांधणी" करू. सिंगल-भिंती कार्बन नॅनोट्यूब.प्रायोगिकरित्या, 0.43 ते 5 एनएम व्यासासह एकल-भिंतीच्या नॅनोट्यूब मिळवता येतात. नॅनोट्यूबच्या भूमितीची वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्ये म्हणजे विशिष्ट पृष्ठभागाच्या क्षेत्राची रेकॉर्ड मूल्ये (सरासरी ~ 1600 m2/g सिंगल-वॉल ट्यूबसाठी) आणि लांबीचे व्यास (100,000 आणि अधिक) यांचे गुणोत्तर. अशा प्रकारे, नॅनोट्यूब हे 1D नॅनो ऑब्जेक्ट्स आहेत - क्वांटम फिलामेंट्स.

प्रयोगांमध्ये बहु-भिंती असलेल्या कार्बन नॅनोट्यूबचेही निरीक्षण केले (चित्र 7). ते एकमेकांमध्ये घातलेले कोएक्सियल सिलेंडर असतात, ज्याच्या भिंती ग्रेफाइट (0.334 nm) मध्ये इंटरप्लॅनर अंतराच्या जवळ (सुमारे 3.5 Å) अंतरावर असतात. भिंतींची संख्या 2 ते 50 पर्यंत बदलू शकते.

जर आपण ग्रेफाइटचा तुकडा एका अक्रिय वायूच्या (हिलियम किंवा आर्गॉन) वातावरणात ठेवला आणि नंतर तो शक्तिशाली स्पंदित लेसर किंवा केंद्रित सूर्यप्रकाशाच्या किरणाने प्रकाशित केला, तर आपण आपल्या ग्रेफाइट लक्ष्याच्या सामग्रीचे बाष्पीभवन करू शकतो (लक्षात घ्या की यासाठी लक्ष्य पृष्ठभागाचे तापमान किमान 2700 डिग्री सेल्सियस असणे आवश्यक आहे) ... अशा परिस्थितीत, लक्ष्य पृष्ठभागाच्या वर एक प्लाझ्मा तयार होतो, ज्यामध्ये वैयक्तिक कार्बन अणू असतात, जे थंड वायूच्या प्रवाहाने अडकतात, ज्यामुळे प्लाझ्मा थंड होतो आणि कार्बन क्लस्टर्स तयार होतात. तर, असे दिसून आले की क्लस्टरिंगच्या काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, कार्बन अणू एक फ्रेम गोलाकार C 60 परिमाण 0D (म्हणजे, क्वांटम डॉट) च्या रेणूच्या निर्मितीसह बंद केले जातात, जे आधीपासून अंजीर मध्ये दर्शविलेले आहे. १.

कार्बन प्लाझ्मामधील C 60 रेणूची अशी उत्स्फूर्त निर्मिती जी. क्रोटो, आर. कर्ल आणि आर. स्मोली यांनी सप्टेंबर 1985 मध्ये दहा दिवस चाललेल्या संयुक्त प्रयोगात शोधून काढली. नॅनोट्यूब आणि नॅनोक्लस्टर: फॉर्म आणि कल्पनांची वंशावली ", जे या शोधाच्या आकर्षक इतिहासाचे आणि त्यापूर्वीच्या घटनांचे तपशीलवार वर्णन करते (विज्ञानाच्या इतिहासात पुनर्जागरण आणि अगदी पुरातन काळापर्यंतचे संक्षिप्त भ्रमण) आणि पहिल्या दृष्टीक्षेपात विचित्र प्रेरणा देखील स्पष्ट करते (आणि केवळ पहिल्या दृष्टीक्षेपात) नवीन रेणूचे नाव - बकमिंस्टरफुलेरीन -वास्तुविशारद आर. बकमिंस्टर फुलर यांच्या सन्मानार्थ (पुस्तक देखील पहा [पियोट्रोव्स्की, किसेलेव्ह, 2006]).

त्यानंतर, असे आढळून आले की कार्बन रेणूंचे संपूर्ण कुटुंब आहे - फुलरेन्स -बहिर्गोल पॉलिहेड्राच्या स्वरूपात, ज्यामध्ये फक्त षटकोनी आणि पंचकोनी चेहरे असतात (चित्र 8).

हा फुलरेन्सचा शोध होता जो शुद्ध कार्बनपासून बनवलेल्या नॅनोस्केल स्ट्रक्चर्सच्या नवीन जगासाठी एक प्रकारची जादू "गोल्डन की" बनला, ज्यामुळे या क्षेत्रात कामाचा स्फोट झाला. आजपर्यंत, विलक्षण (शब्दाच्या शाब्दिक अर्थाने!) रचना आणि गुणधर्मांच्या विविधतेसह मोठ्या संख्येने विविध कार्बन क्लस्टर्स शोधले गेले आहेत.

पण नॅनोमटेरियल्सकडे परत.

नॅनोमटेरिअल्ससाहित्य म्हणतात, ज्याची संरचनात्मक एकके नॅनोऑब्जेक्ट्स (नॅनोपार्टिकल्स) आहेत. लाक्षणिकरित्या बोलायचे झाल्यास, नॅनोमटेरियल इमारत ही विटा-नॅनो ऑब्जेक्ट्सपासून बनलेली असते. म्हणून, नॅनोमटेरियलचे नॅनोमटेरिअल नमुने (मॅट्रिक्सचे बाह्य परिमाण) आणि त्यातील घटक नॅनोऑब्जेक्ट्सचे परिमाण या दोन्हीच्या परिमाणानुसार नॅनोमटेरियलचे वर्गीकरण करणे सर्वात फलदायी आहे. या प्रकारचे सर्वात तपशीलवार वर्गीकरण कामात दिले आहे. या कामात सादर केलेल्या नॅनोस्ट्रक्चर्सचे 36 वर्ग संपूर्ण विविध प्रकारच्या नॅनोमटेरियल्सचे वर्णन करतात, त्यापैकी काही (जसे की वर नमूद केलेल्या फुलरेन्स किंवा कार्बन नॅनोपावडर) आधीच यशस्वीरित्या संश्लेषित केले गेले आहेत आणि काही अद्याप त्यांच्या प्रायोगिक अंमलबजावणीच्या प्रतीक्षेत आहेत.

हे इतके साधे का नाही

म्हणून, आम्हाला "नॅनो ऑब्जेक्ट" म्हणजे काय हे समजले तरच "नॅनोसायन्स", "नॅनोटेक्नॉलॉजी" आणि "नॅनोमटेरिअल्स" या संकल्पना आम्ही काटेकोरपणे परिभाषित करू शकतो.

"नॅनोऑब्जेक्ट", यामधून, दोन व्याख्या आहेत. पहिले, अधिक सोपे (तांत्रिक): हे वैशिष्ट्यपूर्ण आकार असलेल्या वस्तू (कण) आहेत अंदाजेकिमान एका परिमाणात 1-100 नॅनोमीटर. दुसरी व्याख्या, अधिक वैज्ञानिक, भौतिक: कमी परिमाण असलेली वस्तू (ज्यात d ≤ d* कमीतकमी एका परिमाणात).

आमच्या माहितीनुसार, इतर कोणत्याही व्याख्या नाहीत.

तथापि, हे धक्कादायक आहे की वैज्ञानिक परिभाषेत देखील एक गंभीर त्रुटी आहे. उदाहरणार्थ: त्यामध्ये, तंत्रज्ञानाच्या विरूद्ध, नॅनोस्केलची केवळ वरची मर्यादा निर्धारित केली जाते. कमी मर्यादा असावी का? आमच्या मते, अर्थातच, ते पाहिजे. खालच्या मर्यादेच्या अस्तित्वाचे पहिले कारण थेट नॅनोऑब्जेक्टच्या वैज्ञानिक व्याख्येच्या भौतिक साराचे अनुसरण करते, कारण वर चर्चा केलेले बहुतेक परिमाण कमी करणारे परिणाम हे क्वांटम बंदिस्त प्रभाव किंवा प्रतिध्वनी स्वरूपाच्या घटना आहेत. दुसऱ्या शब्दांत, जेव्हा प्रभावाची वैशिष्ट्यपूर्ण लांबी आणि ऑब्जेक्टचा आकार एकरूप होतो तेव्हा ते पाळले जातात, म्हणजे केवळ d ≤ d*, ज्याची आधीच चर्चा केली गेली आहे, परंतु त्याच वेळी आकार असल्यास dविशिष्ट निम्न मर्यादा ओलांडते d** (d** ≤ d ≤ d*). शिवाय, हे प्रमाण स्पष्ट आहे ड*भिन्न घटनांसाठी भिन्न असू शकतात, परंतु अणूंच्या आकारापेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

कार्बन संयुगांच्या उदाहरणाने वरील गोष्टी स्पष्ट करू. पॉलीसायक्लिक अरोमॅटिक हायड्रोकार्बन्स (PAHs) जसे की नॅप्थालीन, बेंझपायरीन, क्रायसीन इ. हे औपचारिकपणे ग्राफीनचे अॅनालॉग आहेत. शिवाय, सर्वात मोठ्या ज्ञात PAH मध्ये C 222 H 44 हे सामान्य सूत्र आहे आणि त्यात तिरपे 10 बेंझिन रिंग आहेत. तथापि, त्यांच्याकडे ग्राफीनचे आश्चर्यकारक गुणधर्म नाहीत आणि ते नॅनोकण म्हणून ओळखले जाऊ शकत नाहीत. हेच नॅनोडायमंड्सनाही लागू होते: ~ 4–5 nm पर्यंत, हे नॅनोडायमंड आहेत, परंतु या सीमेच्या अगदी जवळ आहेत, आणि त्यांच्या पलीकडे जाऊनही, उच्च डायमंडॉइड्स (संरचनेचा आधार म्हणून कंडेन्स्ड डायमंड पेशींसह अॅडमंटेनचे अॅनालॉग) दृष्टीकोन करतात.

तर: जर मर्यादेत तिन्ही परिमाणांमधील एखाद्या वस्तूचा आकार अणूच्या आकाराएवढा असेल, तर, उदाहरणार्थ, अशा 0-आयामी वस्तूंनी बनलेला क्रिस्टल नॅनोमटेरियल नसून एक सामान्य अणू क्रिस्टल असेल. हे उघड आहे. हे देखील स्पष्ट आहे की नॅनोऑब्जेक्टमधील अणूंची संख्या अद्याप एकापेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे. जर नॅनोऑब्जेक्टमध्ये तीनही मूल्ये असतील dपेक्षा कमी ड **,तो राहणे थांबवतो. अशा वस्तूचे वर्णन वैयक्तिक अणूंचे वर्णन करण्याच्या भाषेत केले पाहिजे.

आणि सर्व तीन आकार नसल्यास, परंतु फक्त एक, उदाहरणार्थ? अशी वस्तू नॅनो-ऑब्जेक्ट राहते का? अर्थातच होय. उदाहरणार्थ, आधीच नमूद केलेले ग्राफीन ही अशी एक वस्तू आहे. एका परिमाणातील ग्राफीनचे वैशिष्ट्यपूर्ण आकार कार्बन अणूच्या व्यासाइतके असते हे तथ्य नॅनोमटेरियलच्या गुणधर्मांपासून वंचित करत नाही. आणि हे गुणधर्म पूर्णपणे अद्वितीय आहेत. अणु जाडीच्या ग्राफीन फिल्म्समधील चालकता, शुबनिकोव्ह - डी हास प्रभाव आणि क्वांटम हॉल प्रभाव मोजला गेला. प्रयोगांनी पुष्टी केली आहे की ग्राफीन हे शून्य बँड अंतरासह अर्धसंवाहक आहे, तर व्हॅलेन्स आणि वहन बँड यांच्यातील संपर्काच्या बिंदूंवर, वेव्ह वेक्टरचे कार्य म्हणून इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रांचे ऊर्जा स्पेक्ट्रम रेखीय आहे. या प्रकारच्या स्पेक्ट्रममध्ये शून्य प्रभावी वस्तुमान असलेल्या कणांचा समावेश असतो, विशेषत: फोटॉन, न्यूट्रिनो आणि सापेक्षतावादी कण. ग्राफीनमधील फोटॉन आणि वस्तुमानविहीन वाहकांमधील फरक हा आहे की नंतरचे फर्मियन आहेत आणि ते चार्ज केलेले आहेत. सध्या, ज्ञात प्राथमिक कणांमध्ये या वस्तुविहीन चार्ज केलेल्या डिराक फर्मियन्ससाठी कोणतेही अॅनालॉग नाहीत. आज, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स आणि सापेक्षता सिद्धांताच्या क्षेत्रांतील अनेक सैद्धांतिक गृहितकांची चाचणी घेण्यासाठी आणि विशेषत: बॅलिस्टिक आणि सिंगल-इलेक्ट्रॉन ट्रान्झिस्टरमध्ये नवीन नॅनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे तयार करण्यासाठी ग्राफीनला खूप रस आहे.

आमच्या चर्चेसाठी, हे अतिशय महत्त्वाचे आहे की नॅनोऑब्जेक्टच्या संकल्पनेच्या सर्वात जवळची गोष्ट म्हणजे एक मितीय प्रदेश आहे जिथे तथाकथित मेसोस्कोपिक घटना साकारल्या जातात. हे किमान आकाराचे क्षेत्र आहे ज्यासाठी वैयक्तिक अणू किंवा रेणूंच्या गुणधर्मांबद्दल बोलणे वाजवी आहे, परंतु संपूर्ण सामग्रीच्या गुणधर्मांबद्दल (उदाहरणार्थ, तापमान, घनता किंवा सामग्रीचे चालकता निर्धारित करताना) . मेसोस्कोपिक आकार अगदी 1-100 nm च्या श्रेणीत येतात. ("मेसो-" हा उपसर्ग "सरासरी," अणु आणि मॅक्रोस्कोपिक परिमाणांमधील मध्यवर्ती या ग्रीक शब्दावरून आला आहे.)

प्रत्येकाला माहित आहे की मानसशास्त्र व्यक्तींच्या वर्तनाशी संबंधित आहे, तर समाजशास्त्र लोकांच्या मोठ्या गटांच्या वर्तनाशी संबंधित आहे. तर, 3-4 लोकांच्या गटातील नातेसंबंध मेसो-फेनोमेना म्हणून दर्शविले जाऊ शकतात. त्याच प्रकारे, वर नमूद केल्याप्रमाणे, अणूंचा एक छोटासा ढीग असा आहे जो अणूंचा किंवा एका अणूच्या "ढीग" सारखा नसतो.

नॅनोऑब्जेक्ट्सच्या गुणधर्मांचे आणखी एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य येथे लक्षात घेतले पाहिजे. हे तथ्य असूनही, ग्राफीनच्या विपरीत, कार्बन नॅनोट्यूब आणि फुलरेन्स अनुक्रमे 1- आणि 0-आयामी वस्तू आहेत, थोडक्यात हे पूर्णपणे सत्य नाही. किंवा त्याऐवजी, त्याच वेळी तसे नाही. मुद्दा असा आहे की नॅनोट्यूब हा सिलेंडरमध्ये गुंडाळलेला ग्राफीन 2D मोनोअॅटॉमिक लेयर आहे. आणि फुलरीन हा एक कार्बन 2D थर आहे जो गोलाच्या पृष्ठभागावर बंद असतो. म्हणजेच, नॅनोऑब्जेक्ट्सचे गुणधर्म केवळ त्यांच्या आकारावरच नव्हे तर टोपोलॉजिकल वैशिष्ट्यांवर देखील अवलंबून असतात - फक्त त्यांच्या आकारावर.

तर, नॅनोऑब्जेक्टची योग्य वैज्ञानिक व्याख्या खालीलप्रमाणे असावी:

किमान एक आकार ≤ d असलेली वस्तू आहे*, तर किमान एक आकार d ** पेक्षा जास्त असेल. दुस-या शब्दात, पदार्थाचे मॅक्रो-गुणधर्म धारण करण्याइतपत वस्तू मोठी आहे, परंतु त्याच वेळी कमी परिमाणाने दर्शविले जाते, म्हणजे, कमीतकमी एका परिमाणात, ते मूल्यांसाठी पुरेसे लहान असते. या गुणधर्मांपैकी समान पदार्थातील मॅक्रो-ऑब्जेक्ट्सच्या संबंधित गुणधर्मांपेक्षा बरेच वेगळे आहेत, लक्षणीयपणे ऑब्जेक्टच्या आकारावर आणि आकारावर अवलंबून असतात. या प्रकरणात, परिमाणांची अचूक मूल्ये d*आणि d ** केवळ पदार्थानुसारच नाही तर एकाच पदार्थाच्या विविध गुणधर्मांसाठी देखील बदलू शकतात.

हे विचार कोणत्याही प्रकारे शैक्षणिक नसतात (जसे की "वाळूचे ढीग किती कणांनी सुरू होते?"), परंतु विज्ञानाची एकता आणि आपल्या सभोवतालच्या जगाची सातत्य समजून घेण्याचा सखोल अर्थ आहे, तर स्पष्ट होते. आम्ही आमचे लक्ष सेंद्रिय उत्पत्तीच्या नॅनो ऑब्जेक्ट्सकडे वळवतो.

सेंद्रिय नॅनोऑब्जेक्ट्स - सुपरमोलेक्युलर स्ट्रक्चर्स

वर, आम्ही केवळ अजैविक तुलनेने एकसंध सामग्री मानली आणि आधीच तेथे सर्वकाही इतके सोपे नव्हते. परंतु पृथ्वीवर मोठ्या प्रमाणावर पदार्थ आहेत, जे केवळ कठीण नाही, परंतु एकसंध म्हणता येणार नाही. आम्ही सर्वसाधारणपणे जैविक संरचना आणि जिवंत पदार्थांबद्दल बोलत आहोत.

नॅनोस्केलच्या क्षेत्रात विशेष स्वारस्य असण्याचे एक कारण नॅशनल नॅनोटेक्नॉलॉजी इनिशिएटिव्ह देते:

नॅनोस्केलवर पदार्थाची पद्धतशीर संघटना हे जैविक प्रणालींचे प्रमुख वैशिष्ट्य असल्याने, नॅनोसायन्स आणि तंत्रज्ञानामुळे पेशींमध्ये कृत्रिम घटक आणि जोडणी समाविष्ट करणे शक्य होईल, ज्यामुळे निसर्गात स्वयं-असेंबली पद्धतींचे अनुकरण करून नवीन संरचनात्मकरित्या संघटित साहित्य तयार केले जाईल.

आता आपण जीवशास्त्राला लागू केलेल्या “नॅनोसाईझ” या संकल्पनेचा अर्थ काय आहे हे जाणून घेण्याचा प्रयत्न करूया, हे लक्षात ठेवून की या आकाराच्या श्रेणीमध्ये जात असताना, गुणधर्म मूलभूतपणे किंवा तीव्रपणे बदलले पाहिजेत. परंतु प्रथम, आपण हे लक्षात ठेवूया की नॅनोरेजनला दोन प्रकारे संपर्क साधला जाऊ शकतो: “वरपासून खालपर्यंत” (विखंडन) किंवा “तळापासून वर” (संश्लेषण). तर, जीवशास्त्रासाठी "तळापासून वर" चळवळ वैयक्तिक रेणूंमधून जैविक दृष्ट्या सक्रिय कॉम्प्लेक्स तयार करण्यापेक्षा काहीच नाही.

रेणूची रचना आणि आकार ठरवणारे रासायनिक बंध थोडक्यात पाहू. पहिला आणि सर्वात मजबूत सहसंयोजक बंध आहे, जो कठोर दिशानिर्देश (फक्त एका अणूपासून दुसर्‍यापर्यंत) आणि विशिष्ट लांबीने वैशिष्ट्यीकृत आहे, जो बाँडच्या प्रकारावर (सिंगल, डबल, ट्रिपल इ.) अवलंबून असतो. हे अणूंमधील सहसंयोजक बंध आहेत जे कोणत्याही रेणूची "प्राथमिक रचना" ठरवतात, म्हणजेच कोणते अणू आणि कोणत्या क्रमाने एकमेकांशी जोडलेले आहेत.

परंतु रेणूची दुय्यम रचना, त्याचा आकार काय म्हणतात हे निर्धारित करणारे इतर प्रकारचे बंध आहेत. हे प्रामुख्याने हायड्रोजन बंध आहे - ध्रुवीय अणू आणि हायड्रोजन अणू यांच्यातील बंध. हे सहसंयोजक बंधनाच्या सर्वात जवळ आहे, कारण ते विशिष्ट लांबी आणि दिशा देखील दर्शवते. तथापि, हा बंध कमकुवत आहे, त्याची ऊर्जा सहसंयोजक बंधाच्या ऊर्जेपेक्षा कमी परिमाणाचा क्रम आहे. उर्वरित प्रकारचे परस्परसंवाद दिशाहीन आहेत आणि ते तयार झालेल्या बंधांच्या लांबीने नाही तर परस्परसंवाद करणाऱ्या अणूंमधील अंतर (लाँग-रेंज अॅक्शन) मधील वाढीसह बाँड उर्जेमध्ये घट होण्याच्या दराने वैशिष्ट्यीकृत आहेत. आयनिक बाँड हा एक लांब-श्रेणीचा परस्परसंवाद आहे, व्हॅन डेर वाल्स परस्परसंवाद अल्प-श्रेणीचा आहे. तर, जर दोन कणांमधील अंतर वाढले आरवेळा, नंतर आयनिक बाँडच्या बाबतीत आकर्षण 1 / पर्यंत कमी होईल आर 2 प्रारंभिक मूल्यापासून, आधीच नमूद केलेल्या व्हॅन डेर वाल्स परस्परसंवादाच्या बाबतीत - ते 1 / आर 3 किंवा अधिक (1 / पर्यंत आर१२). सर्वसाधारण बाबतीत या सर्व परस्परसंवादांना आंतरआण्विक परस्परसंवाद म्हणून परिभाषित केले जाऊ शकते.

आता आपण "जैविकदृष्ट्या सक्रिय रेणू" म्हणून अशा संकल्पनेचा विचार करूया. हे ओळखले पाहिजे की पदार्थाचे रेणू हे केवळ रसायनशास्त्रज्ञ आणि भौतिकशास्त्रज्ञांना स्वारस्य आहे. त्यांना त्याची रचना ("प्राथमिक संरचना"), तिचा आकार ("दुय्यम संरचना"), अशा मॅक्रोस्कोपिक निर्देशकांमध्ये स्वारस्य आहे, उदाहरणार्थ, एकत्रीकरणाची स्थिती, विद्राव्यता, वितळणे आणि उकळणारे बिंदू इ. आणि सूक्ष्म (इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव) आणि दिलेल्या रेणूमधील अणूंचा परस्पर प्रभाव, या परस्परसंवादांचे प्रकटीकरण म्हणून वर्णक्रमीय गुणधर्म). दुसऱ्या शब्दांत, आम्ही एका रेणूद्वारे तत्त्वतः प्रकट झालेल्या गुणधर्मांच्या अभ्यासाबद्दल बोलत आहोत. लक्षात ठेवा, व्याख्येनुसार, रेणू हा पदार्थाचा सर्वात लहान कण आहे जो त्याचे रासायनिक गुणधर्म धारण करतो.

जीवशास्त्राच्या दृष्टिकोनातून, एक "पृथक" रेणू (या प्रकरणात तो एक रेणू आहे की नाही हे महत्त्वाचे नाही किंवा एकसारखे रेणू आहेत) कोणतेही जैविक गुणधर्म प्रदर्शित करण्यास सक्षम नाही. हा प्रबंध अगदी विरोधाभासी वाटतो, परंतु आपण ते सिद्ध करण्याचा प्रयत्न करूया.

जैवरासायनिक उत्प्रेरक असलेल्या प्रथिने रेणू - एन्झाईम्सचे उदाहरण वापरून याचा विचार करूया. उदाहरणार्थ, एंजाइम हिमोग्लोबिन, जे ऊतींमध्ये ऑक्सिजनचे हस्तांतरण सुनिश्चित करते, त्यात चार प्रोटीन रेणू (सब्युनिट्स) आणि एक तथाकथित कृत्रिम गट असतो - हेम, ज्यामध्ये लोहाचा अणू असतो, जो हिमोग्लोबिनच्या प्रथिने उपयुनिट्सशी सहसंयोजितपणे बांधलेला असतो. .

प्रथिने उपयुनिट्स आणि हेम यांच्या परस्परसंवादामध्ये मुख्य किंवा त्याऐवजी निर्धारित योगदान, सुप्रमोलेक्युलर कॉम्प्लेक्सच्या निर्मिती आणि स्थिरतेकडे नेणारा परस्परसंवाद, ज्याला हिमोग्लोबिन म्हणतात, शक्तींद्वारे तयार केली जाते, ज्याला कधीकधी हायड्रोफोबिक परस्परसंवाद म्हणतात, परंतु शक्तींचे प्रतिनिधित्व करते. इंटरमॉलिक्युलर परस्परसंवाद. या शक्तींनी तयार केलेले बंध सहसंयोजक बंधांपेक्षा खूपच कमकुवत असतात. परंतु पूरक परस्परसंवादामध्ये, जेव्हा दोन पृष्ठभाग एकमेकांच्या अगदी जवळ असतात, तेव्हा या कमकुवत बंधांची संख्या मोठी असते आणि म्हणून रेणूंची एकूण परस्परसंवाद ऊर्जा पुरेशी जास्त असते आणि परिणामी कॉम्प्लेक्स बरेच स्थिर असते. परंतु हे बंध चार उपयुनिट्समध्ये तयार होईपर्यंत, कृत्रिम गट (रत्ने) जोडले जाईपर्यंत (पुन्हा नॉन-सहसंयोजक बंधांमुळे), कोणत्याही परिस्थितीत हिमोग्लोबिनचे वैयक्तिक भाग ऑक्सिजन बांधू शकत नाहीत आणि त्याहूनही अधिक म्हणजे ते कुठेही हस्तांतरित करू शकत नाहीत. आणि म्हणूनच, त्यांच्याकडे ही जैविक क्रिया नाही. (समान तर्क सर्व एंझाइम्समध्ये वाढविला जाऊ शकतो.)

या प्रकरणात, उत्प्रेरक प्रक्रिया स्वतःच कमीतकमी दोन घटकांच्या कॉम्प्लेक्सच्या प्रतिक्रिया दरम्यान निर्मिती सूचित करते - उत्प्रेरक स्वतः आणि एक रेणू (रेणू), ज्याला सब्सट्रेट म्हणतात, (त्यांचे) काही प्रकारचे रासायनिक परिवर्तन होते. उत्प्रेरक च्या कृती अंतर्गत. दुस-या शब्दात सांगायचे तर, किमान दोन रेणूंचे एक कॉम्प्लेक्स तयार केले पाहिजे, म्हणजे, एक सुप्रामोलेक्युलर (सुप्रमोलेक्युलर) कॉम्प्लेक्स.

पूरक परस्परसंवादाची कल्पना प्रथम ई. फिशर यांनी शरीरातील त्यांच्या लक्ष्याशी औषधी पदार्थांच्या परस्परसंवादाचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी मांडली होती आणि त्याला “की टू लॉक” परस्परसंवाद म्हणतात. जरी औषधी (आणि इतर जैविक पदार्थ) सर्व प्रकरणांमध्ये एन्झाइम्सपासून दूर असले तरी, ते संबंधित जैविक लक्ष्याशी संवाद साधल्यानंतरच कोणताही जैविक परिणाम घडवून आणण्यास सक्षम आहेत. आणि असा परस्परसंवाद, पुन्हा, सुप्रामोलेक्युलर कॉम्प्लेक्सच्या निर्मितीपेक्षा अधिक काही नाही.

परिणामी, मूलभूतपणे नवीन गुणधर्मांच्या "सामान्य" रेणूंचे प्रकटीकरण (या प्रकरणात, जैविक क्रियाकलाप) आंतरआण्विक परस्परसंवादाच्या शक्तींमुळे इतर रेणूंसह सुप्रामोलेक्युलर (सुप्रमोलेक्युलर) कॉम्प्लेक्सच्या निर्मितीशी संबंधित आहे. अशाप्रकारे शरीरातील बहुतेक एंजाइम आणि प्रणाली (रिसेप्टर्स, झिल्ली इ.) व्यवस्थित केल्या जातात, ज्यामध्ये अशा जटिल संरचनांचा समावेश होतो ज्यांना कधीकधी जैविक "मशीन" (राइबोसोम, एटीपेस इ.) म्हणतात. आणि हे तंतोतंत पातळीवर घडते नॅनोमीटर आकार -एक ते अनेक दहा नॅनोमीटर पर्यंत.

पुढील गुंतागुंत आणि आकारात वाढ (100 nm पेक्षा जास्त), म्हणजे, दुसर्या मितीय स्तरावर (मायक्रोलेव्हल) संक्रमण झाल्यावर, अधिक जटिल प्रणाली उद्भवतात ज्या केवळ स्वतंत्र अस्तित्व आणि परस्परसंवाद (विशेषतः, ऊर्जा विनिमय) करण्यास सक्षम नाहीत. त्यांच्या सभोवतालचे वातावरण, परंतु स्वयं-पुनरुत्पादनासाठी देखील. म्हणजेच, संपूर्ण प्रणालीचे गुणधर्म पुन्हा बदलतात - ते इतके जटिल बनते की ते आधीच स्वयं-पुनरुत्पादन करण्यास सक्षम आहे, ज्याला आपण जिवंत संरचना म्हणतो ते दिसून येते.

अनेक विचारवंतांनी जीवनाची व्याख्या करण्याचा वारंवार प्रयत्न केला आहे. तात्विक चर्चेत न जाता, आम्ही लक्षात घेतो की, आमच्या मते, जीवन हे स्वयं-पुनरुत्पादक संरचनांचे अस्तित्व आहे आणि जिवंत संरचना एकाच पेशीपासून सुरू होतात. जीवन ही एक सूक्ष्म आणि मॅक्रोस्कोपिक घटना आहे, परंतु जिवंत प्रणालींचे कार्य सुनिश्चित करणार्‍या मुख्य प्रक्रिया नॅनोस्केल स्तरावर घडतात.

उच्चारित संरचनात्मक पदानुक्रमासह एकात्मिक स्वयं-नियमन यंत्र म्हणून जिवंत पेशीचे कार्य नॅनोस्केल स्तरावर सूक्ष्मीकरणाद्वारे सुनिश्चित केले जाते. हे स्पष्ट आहे की नॅनोस्केल स्तरावर सूक्ष्मीकरण हे बायोकेमिस्ट्रीचे मूलभूत गुणधर्म आहे आणि म्हणूनच जीवनाच्या उत्क्रांतीमध्ये विविध प्रकारच्या नॅनोस्ट्रक्चर्ड वस्तूंचा उदय आणि एकत्रीकरण समाविष्ट आहे. हा संरचनात्मक पदानुक्रमाचा नॅनो-आकाराचा विभाग आहे, जो वरपासून आणि खालून (!) दोन्ही आकारात मर्यादित आहे, जो पेशींच्या अस्तित्वासाठी आणि क्षमतेसाठी महत्त्वपूर्ण आहे. म्हणजेच, ही नॅनोस्केलची पातळी आहे जी आण्विक पातळीपासून जिवंत पातळीपर्यंत संक्रमण दर्शवते.

तथापि, नॅनोस्केल स्तरावर सूक्ष्मीकरण हे बायोकेमिस्ट्रीचे मूलभूत गुणधर्म आहे या वस्तुस्थितीमुळे, कोणत्याही जैवरासायनिक हाताळणीचा नॅनोटेक्नॉलॉजिकल म्हणून विचार करणे अशक्य आहे - नॅनोटेक्नॉलॉजी अजूनही डिझाइनची पूर्वकल्पना करते, रेणू आणि कणांचा क्षुल्लक वापर नाही.

निष्कर्ष

लेखाच्या सुरूवातीस, आम्ही आधीच विविध नैसर्गिक विज्ञानांच्या वस्तूंचे वर्गीकरण करण्याचा प्रयत्न केला आहे ज्यात ते अभ्यास करतात त्या वस्तूंच्या वैशिष्ट्यपूर्ण आकारांच्या तत्त्वानुसार. आपण पुन्हा याकडे परत येऊ आणि, हे वर्गीकरण लागू करून, आपल्याला आढळून आले की अणू भौतिकशास्त्र, जे अणूमधील परस्परसंवादाचा अभ्यास करते, ते सबंगस्ट्रोमल (फेमटो- आणि पिको-) आकाराचे आहेत.

"सामान्य" अजैविक आणि सेंद्रिय रसायनशास्त्र म्हणजे angstrom आकार, वैयक्तिक रेणूंची पातळी किंवा अजैविक पदार्थांच्या क्रिस्टल्समधील बंध. परंतु बायोकेमिस्ट्री म्हणजे नॅनोस्केलची पातळी, अ-सहसंयोजक आंतरआण्विक शक्तींनी स्थिर केलेल्या सुपरमोलेक्युलर स्ट्रक्चर्सच्या अस्तित्वाची आणि कार्याची पातळी.

परंतु जैवरासायनिक रचना अजूनही तुलनेने सोप्या आहेत आणि त्या तुलनेने स्वतंत्रपणे कार्य करू शकतात ( ग्लासमध्येजर तुला आवडले). पुढील गुंतागुंत, सुप्रामोलेक्युलर स्ट्रक्चर्सद्वारे जटिल जोड्यांची निर्मिती - हे स्वयं-पुनरुत्पादक संरचनांचे संक्रमण आहे, जीवनात संक्रमण आहे. आणि इथे, आधीच पेशींच्या पातळीवर, हे सूक्ष्म-आकार आहेत, आणि जीवांच्या पातळीवर - मॅक्रो-आकार आहेत. हे जीवशास्त्र आणि शरीरविज्ञान आहे.

नॅनोस्केल हा आण्विक पातळीपासून एक संक्रमणकालीन प्रदेश आहे, जो सर्व सजीवांच्या अस्तित्वाचा आधार बनतो, ज्यामध्ये रेणू असतात, सजीवांच्या पातळीपर्यंत, स्वयं-पुनरुत्पादक संरचनांच्या अस्तित्वाची पातळी आणि नॅनोकण, जे सुप्रामोलेक्युलर असतात. आंतरमोलेक्युलर परस्परसंवादाच्या शक्तींद्वारे स्थिर केलेली संरचना, वैयक्तिक रेणूंपासून जटिल कार्यात्मक प्रणालींकडे एक संक्रमणकालीन स्वरूप आहे. हे एका आकृतीद्वारे प्रतिबिंबित केले जाऊ शकते जे विशेषतः, निसर्गाच्या निरंतरतेवर जोर देते (चित्र 9). योजनेमध्ये, नॅनोस्केलचे जग अणु-आण्विक जग आणि जिवंत जगाच्या दरम्यान स्थित आहे, ज्यामध्ये समान अणू आणि रेणू असतात, परंतु जटिल स्वयं-पुनरुत्पादक संरचनांमध्ये आयोजित केले जातात आणि एका जगातून दुसर्‍या जगामध्ये संक्रमण निश्चित केले जाते. केवळ संरचनांच्या आकारानुसारच (आणि इतकेच नाही) तर त्यांच्या जटिलतेद्वारे ... निसर्गाने खूप पूर्वी शोध लावला आणि सजीव प्रणालींमध्ये सुपरमोलेक्युलर स्ट्रक्चर्सचा वापर केला. दुसरीकडे, निसर्ग सहज आणि नैसर्गिकरीत्या काय करतो, याची पुनरावृत्ती करू द्या, हे समजण्यास आपण नेहमीच सक्षम नसतो. पण तिच्याकडून उपकाराची अपेक्षा करता येत नाही, तिच्याकडून शिकले पाहिजे.

साहित्य:
1) Vul A.Ya., Sokolov V.I.रशियामधील नॅनोकार्बन्सचे संशोधन: फुलरेन्स ते नॅनोट्यूब आणि नॅनोडायमंड्स / रशियन नॅनोटेक्नॉलॉजीज, 2007. खंड 3 (3-4).
2) कॅट्स ई.ए.फुलरेन्स, कार्बन नॅनोट्यूब आणि नॅनोक्लस्टर: फॉर्म आणि कल्पनांची वंशावली. - एम.: एलकेआय, 2008.
3) ऑस्टवाल्ड डब्ल्यू.बायपास केलेल्या मूल्यांचे जग. - एम.: भागीदारी "मीर", 1923 चे प्रकाशन गृह.
4) पिओट्रोव्स्की L.B., Kiselev O.I.जीवशास्त्र मध्ये फुलरेन्स. - रोस्टॉक, सेंट पीटर्सबर्ग, 2006.
5) तकाचुक व्ही.ए.नॅनोटेक्नॉलॉजी आणि मेडिसिन // रशियन नॅनोटेक्नॉलॉजीज, 2009. व्हॉल्यूम 4 (7–8).
6) खोब्झा पी., झाग्राडनिक आर.इंटरमॉलिक्युलर कॉम्प्लेक्स. - एम.: मीर, 1989.
7) मान एस.नॅनोस्केल इंद्रियगोचर म्हणून जीवन. अँजेव. केम. इंट. एड. 2008, 47, 5306-5320.
8) पोक्रोपीव्हनी व्ही.व्ही., स्कोरोखोड व्ही.व्ही.नॅनोस्ट्रक्चर्सचे नवीन आयाम वर्गीकरण // फिजिका ई, 2008, व्ही. 40, पी. २५२१-२५२५.

नॅनो - 10 -9, पिको - 10 -12, फेमटो - 10 -15.

शिवाय, केवळ पाहण्यासाठीच नाही तर स्पर्श करण्यासाठी देखील. “पण तो त्यांना म्हणाला: जर मला त्याच्या हातातील नखांच्या जखमा दिसल्या नाहीत, आणि मी माझे बोट नखांच्या जखमांमध्ये ठेवले नाही आणि मी माझा हात त्याच्या फासळीत ठेवला नाही, तर मी विश्वास ठेवणार नाही” [जॉनचे शुभवर्तमान, अध्याय 20, वचन 24].

उदाहरणार्थ, त्याने 430 ईसापूर्व अणूंबद्दल सांगितले. एन.एस. डेमोक्रिटस. त्यानंतर 1805 मध्ये डाल्टनने असा युक्तिवाद केला की: 1) मूलद्रव्ये अणूपासून बनलेली असतात, 2) एका मूलद्रव्याचे अणू दुसर्‍या मूलद्रव्याच्या अणूंपेक्षा एकसारखे आणि वेगळे असतात आणि 3) रासायनिक अभिक्रियामध्ये अणूंचा नाश होऊ शकत नाही. परंतु केवळ 19 व्या शतकाच्या शेवटी अणूच्या संरचनेचे सिद्धांत विकसित होऊ लागले, ज्यामुळे भौतिकशास्त्रात क्रांती झाली.

"नॅनोटेक्नॉलॉजी" ही संकल्पना 1974 मध्ये जपानी नोरियो तानिगुची यांनी मांडली होती. बर्याच काळापासून, संबंधित क्षेत्रात काम करणार्या तज्ञांमध्ये हा शब्द मोठ्या प्रमाणावर वापरला जात नव्हता, कारण तानिगुचीने "नॅनो" ची संकल्पना केवळ पृष्ठभागावरील उपचारांची अचूकता दर्शविण्यासाठी वापरली होती, उदाहरणार्थ, अशा तंत्रज्ञानामध्ये जे सामग्रीच्या पृष्ठभागावरील खडबडीत नियंत्रित करण्यास परवानगी देतात. मायक्रोमीटर पेक्षा कमी पातळी इ.

"फुलरीन", "कार्बन नॅनोट्यूब्स" आणि "ग्रॅफिन" या संकल्पनांवर लेखाच्या दुसऱ्या भागात सविस्तर चर्चा केली जाईल.

या विधानाचे प्रायोगिक उदाहरण म्हणजे कार्बन नॅनोट्यूबचे "केमिकल कटिंग" आणि "अनरोलिंग" करून ग्राफीन शीट मिळविण्यासाठी तांत्रिक पद्धतींचा नुकताच प्रकाशित झालेला विकास.

"मायक्रोस्कोपिक" हा शब्द येथे वापरला गेला आहे कारण या गुणधर्मांना पूर्वी म्हटले गेले होते, जरी या प्रकरणात आम्ही रेणू आणि अणूंद्वारे प्रकट झालेल्या गुणधर्मांबद्दल बोलत आहोत, म्हणजेच शिखर-आकाराच्या अंतराविषयी.

ज्याने, विशेषतः, जीवन ही नॅनोमीटर आकारांची एक घटना आहे असा दृष्टिकोनाचा उदय झाला [ मान, 2008], जे आमच्या मते, पूर्णपणे सत्य नाही.