6. Нанокатализаторлар туралы не білесіз?

Көптеген жылдар бойы нанотехнология ғылыми-фантастикалық туындылар авторлардың жазуы бойынша жеке атомарға әрекет жасай алатын өте кішкентай жасанды молекулярлық роботтар ретінде елестейді. Алайда адамдар көптен бері табиғи молекулярлы монтажшыларды қолданып келеді және олар катализаторлар деп аталады. Катализатолар – бұл химиялық реакциялардың жылдамдығын арттыратын,бірақ нәтижесінде өздері жұмсалмайтын және химиялық өзгермейтін заттар.

Табиғи катализаторлар,энзимдер,репакцияның азырақ активтендіру энергиясымен ба лама жолмен өтуіне мүмкіндік береді.Өнеркәсіптік катализаторлар табиғи катализаторлар сияқты жақсы сипаттамалармен ерекшеленбейді. Әдетте, катализаторлардың беттік қабатының көлемге қатынасы үлкен болады және инертті тасымалдаушыда таратылады.

1920 жылдан бастап өнеркәсіпте кездейсоқ өлшемде таралған металл бөлшектер түріндегі катализаторлар қолданылады.

Ғалымдар бөлшектердің өлшемі мен олардың арақашықтығы катализатор тиімділігі н үщін маңызды рөл атқаратынын дәлелдеді.Тәжірибе жүзінде ауданы 0,5см2 болатын кремний оксиді табаншасында биіктігі 15-20 нм нанокристалдар платинасын 100 нм қашақтық сайын орналастыру арқылы дайындалған катализатордың каталитикалық белсенділігі дәл осындай мөлшердегі тегіс катализатормен салыстырғанда 20 есе артық болатыны анықталған.Осы және басқа жаңалықтар ғалымдарға жақында аса тиімді катализаторлар дайындауға мүмкіндік береді.

Нанотехнологиялар химиялық, мұнай өңдеуші, автомобильді, фармацевтикалық және тамақ өнеркәсіптері үшін жаңа катализаторлар дайындауға арналған үлкен потенциалға ие. Биологиялық құрылымдармен әрекеттесе алатын арнайы катализаторлар энзимдер мен дәстүрлік жасанды катализаторлар арасындағы маңызды байланыстырушы үзбе ретінде пайдаланыла алады.

7. «Чиптегі зертхана» туралы не білесіз?

«Кристалдағы - жүйелер», SoCжобалау стилі 1С сатысындағы 350-250 нм өндірісіндегі технологиялық үдерісті меңгеру кезеңінде қолданыла бастады. Ол кезде бір кремниилі астары барнегізгі цифрлық компоненттер интеграциясын жүргізу мүмкін болатын. Ұялы телефондар құрылымында да осы технология қолданылды.Қазіргі бірнеше чиптардан(интеграцияланған чипсет) құралған жиынтық, келешекте өндірістің күн санап дамуының нәтижесінде толық интеграцияланған SoC жүйесі болып қалыптасады.Соған орай SoC жобалауын күрделі интегралды схема деп анықтай аламыз, ол толық түпкi өнiмнiң барлық негiзгi функционалдық элементтерін бiр чип немесе чипсетте бiрiктiреді. Жалпы алғанда SoC жоба кем дегенде бір бағдарламаланатын процессордан, ішкікристалданатын есте сақтау құрылғысынан, апаратты орындайтын функционалды элементтерден, сонымен қатар қосымша немесе сыртқы ортамен байланысатын интерфейстерден тұрады.Жобалаудың өнiмдiлiгiн арттырудың iргелi әдiстерінің ішінде интеллектуалды өзіндікті (IP ) қайта қолдану ұсынысы жасалды.Екінші - үшінші ұрпақтарда IP-ді осы әдіспен қолданудан кейін жартылай өткiзгiш өндiрiсі дамып,көптеген танымал модельдердің пайда болуына себепші болды. Ол төмен сатыдағы (0-30 %) SoC жобалауынан өте жоғары сатыға (90-99%) көшуге аяқ алғызады. SoC дамуында маңызды фактор болып (VSIA )Virtual Socket Interface Alliance жетекшi электрондық фирмасының құрылуы болды. Бұл фирма IP қайта қолдануын жетілдіре отыра, IP стандартты қажеттіліктерін, интеграциясын дамытты.Екінші маңызды фактор болып Mentor Graphics и Synopsys компаниясы құрастырған «IP «soft» үшін бірнеше рет қайта қолдану әдіснамасы(Synthesizable RTL) » табылды. Осы әдіснама негізінде Reuse Methodology Manual (RMM) бақарылуы пайда болды. Бұл әдіснама 1997 жылы қолданысқа кірді,1998 жылы Майкл Кеатинг пен Пьер Брикод көпшілікке жариялады.

SoC жобалауының дамуына көптеген мемлекеттер куә болды. Алғашқылардың бiрi және бұл бастамалардың әйгілісі 1997 жылы пайда болған Элба жобасы саналды. Бұл жоба Шотландияда SoC жобалауды қолдау мақсатымен құрылып, сол кезде көп сұранысқа ие болған 1С өндірісін толықтырды. Эльба жобасы Шотландияның басты университеттерін біріктірді. Олар: Glasgow, Strathclyde, Heriot-Watt және Edinburg. Сонымен қатар жүйелік сатыда интеграциялайтын институт құрды. ISLI (Institute for System-Level-Integration) - SoC және SLI жобалау салаларында оқу мен асперантураға шақырды. Бұл жобалардың негізгі ерекшелігі болып SoC жобалау өндірісін дамытып, инфраструктураларын құрудағы үкіметтің қолдауы мен қаржыландыруы, сонымен қатар ғылыми-зерттеу институттары мен өндірістік кәсіпорындардың бірігіп жұмыс атқаруына себепші болуына негізделген.

SoC жобалауында ІР блоктарды құру әдістері, аттестаттау және ІР блоктарды қолдану берілген SoC жобалауы стиліне айтарлықтай тәуелді.

7. Наноботтар

Атомдық деңгейде жаңа материалдарды жасаудың алуан түрлі мүмкіндіктерін оңай елестетуге болады, алайда көптеген жобаларды принципиалды түрде жүзеге асыру мүмкін емес. Осындай таңғажайып жобалардың бірі наномасштабты роботтарды немесе наноботтарды дайындауға неңізделген. Наноботтар (немесе молекулалық монтаждаушылар) нанотехнологияны танымал еткен Эрик Дрекслер (Eric Drexler) өзінің «Отырыс машиналары» атты кітабында сипаттаған, кейбір таңғажайып сценарилердің теріс персонажы болып та үлгерді. Ол наноботтардың Ғаламдағы барлық тұрғындарды қырып жоятын «сұр шырышты» (gray goo) болатындығын суреттеді (2004 жылдың маусымында Nature журналында Эрик Дрекcлер одан да «сұр шырыш» туралы ешқашан айтпағанымда ғой деген!). Тағы да бір ғылыми-фантастикалық триллердің авторы - атақты  Майкл Крайтон (Michael Crichton), ол өзінің «Рой» (Prey) атты кітабында нанороботтардың қауіпті жағын айтып кетті. Арзан комикстердің авторлары әдетте, супербатырлардың Жер бетін немесе бүкіл Ғаламды жоюға қауіп төндіретін қолдарында нанотехнологиялық қарулары бар бөгде планеталықтармен шайқасуын суреттейді.

Оған қоса нанотехнологияны ендірудегі мүмкін болатын қауіптер туралы айтып, бұқаралық ақпараттар құралдары шу шығарды. Көптеген сценарилерді іске асыру мүмкін еместігін айқындайтын табиғат заңдылығына қарсы біраз аргументтерді келтіргенмен де негативті ақпарат толқынымен күресу оңай емес.

Расында, наноботтар өте кішентай өлшемде болғандықтан айтарлықтай тез немесе тек қана белгілі бір бағытта қимыл жасай алмайды. Оларда  биологиялық ағзалар сияқты функциялануына қажетті өзіндік энергия көзі болмайды. Оған қоса органикалық молекулалардан жасалған наноботтардың өздері бактериялар мен қышыма қотырларға (грибоктарға) жем болуы мүмкін. Егер де наноботтар бейорганикалық материалдардан өздігінен туындайтын болса, мұндай синтезге олардың барлық уақыттары, энергиялары және басқа ресурстары кететін еді.

Информатика саласының сарапшылары осы қиындықтарды жеңуге көмектесе алатын, қиялды әрекет бағдарламасы тақырыбына қиялданғанды ұнатады. Мұндай бағдарлама ресурстардың шығындарын тоқ көзінің ажыратулы кезінде де, мәндерді жаңалап және қажетті ресурстарды іздей отырып бақылап тұруға көмектесетін еді. Бұл өте қызықты іс, бірақ шынайы өмір, «Жабайы Батысты наноботтармен жаулау» секілді фантастикалық әңгімелерден мүлдем өзгеше.

Ричард Смолли және АҚШ-тың Солтүстік-Батыс университетінің химия профессоры, 2001 жылы нанотехнология саласындағы зерттеулері үшін Фейнман сыйлығының лауреаты Марк Ратнер сияқты ғалымдар наноботтардың қолданылу мүмкіндігіне күмәнмен қарайды. Смолли макросопиялық нысанды жасау үшін наноботтарға масқара үлкен уақыт керек деп есептейді. Атомның көлемі метрдің миллиардтан біріне тең екенін еске сала кетейік, себебі макроскопиялық нысанды жинақтау үшін өте көп атомдар саны қажет. Ғалымдар мынадай мысалдар келтіргенді ұнатады: бір милилитр судың атомдарын бірінен соң бірін жинақтау үшін Тынық мұхитын шай қасықпен алуға кететіндей операциялар қажет болады.