34)Биологиялық процесстер: фотосинтез, органикалық қосылыстардың тотығу-тотықсыздануы. Олардың нанотехнологияда қолданылуы.

Фотосинтез – жоғары сатыдағы жасыл өсімдіктердің, балдырлардың, фотосинтездеуші хлорофилл және басқа дафотосинтездік пигменттер арқылы күн сәулесі энергиясын сіңіруі нәтижесінде қарапайым қосылыстардан (көмірқышқыл газы, су) өздерінің және басқа организмдердің тіршілігіне қажетті күрделі органикалық заттар түзуі. Фотосинтез нәтижесінде жер жүзіндегі өсімдіктер жыл сайын 100 млрд т-дан астам органикалық заттар түзеді (мұның жартысынан көбін теңіз, мұхит өсімдіктері түзеді) және бұлкезде олар 200 млрд-тай СО₂ сіңіреді, оттегін бөледі. Өсімдік фотосинтез процесінің негізі – тотығу-тотықсыздану. Өсімдік фотосинтезі кезінде кем дегенде 3 квант («қызыл» кванттар энергиясы 40 ккал/моль) сіңірілуі қажет. Әр түрлі жағдайда жасалған тәжірибе СО₂-ның әр молекуласының тотықсыздануына 8–10 квант қажет екенін көрсетті. Фотосинтездеуші бактериялар молекула оттекті пайдаланбайды, оны бөліп шығармайды (бұлардың көбі анаэробтар). Бұл бактериялар су орнына донор ретінде электрондарды не органикалық емес қосылыстарды (күкіртті сутек, тиосульфат, газ тәрізді сутекті) немесе органикалық заттарды (сүт қышқылы, изопропил спиртін) пайдаланады.Органикалық қосылыстардың тотығуы – органикалық қосылыс молекуласына оттек атомдарын енгізу және сутек атомдарын одан бөліп шығару. Органикалық затқа тотықтырғыштың әсерлері тотығатын заттың табиғатына, температураға, катализаторға, реагенттердің концентрациясына, ортаның қышқылдылығына, т.б. байланысты. Тотығу — су құрамындағы органикалық заттардың мөлшерін оттектің барлық тотықтану шығынымен білуге болады. 1 дм³ су құрамындағы органикалық заттардың оттекпен тотығуы 2,5—3 мг/дм³ болса, онда су құрамындағы органикалық заттардың өте көп мөлшерде болғаны және осыған байланысты зиянды бактериялар арқылы ауру жұқтыру мүмкіндігі арта түседі.Ағылшын ғалымдары фотосинтезбен есебінен энергия жұмсайтын генератор ойлап тапты.Бұл генератор болашақта энергетиканың бір бөлігіне айналуы мүмкін.Экологиялық жағынан таза.Негізгі рөл атқарған хлорофилдің арнайы комплекс молекуласы.Ол өзіне жарық жинайды.Оны фотожүйе деп те атайды.

35)Нанотүтікшелердің қандай алу әдістерін білесіз?

Көміртекті нанотүтікшелер- диаметрі бірден бірнеше ондаған нм-ге дейін, ал ұзындығы бірнеше см болатын созылмалы цилиндрлік құрылымдар. Олар бір немесе бірнеше түтікшеге оралған гексагональды графитті жазықтықтардан тұрады және фуллерен молекуласының жартысы ретінде қарауға болатын жартылай сфералық баспен аяқталады.1991 жылы жапон зерттеушісі С. Иджима плазманың электр доғасында графитті тозаңдату арқылы алынған күйені электрондық микроскопта қарағанда диаметрі бірден бірнеше нм-ге дейін, ал ұзындығы бірнеше мкм болатын цилиндрлік құрылымды жұқа созылған жіпшелерді көрді. Олар бір немесе бірнеше түтікшеге оралған гексагональды графиттік қабықшалардан тұрды. Және бүйірлері жартылай сфералық баспен жабылған еді. Оларды нанотүтікшелер деп атады. Дұрыс алты бұрыштары бар және төбелерінде көміртек атомдары орналасқан жазықтық идеал нанотүтікшелер болып есептеледі. Мұндай операцияның нәтижесі нанотүтікше осіне қатысты графиттік жазықтықтың бағдарлану бұрышына байланысты. Ал бағдарлану бұрышы өз кезегінде нанотүтікшелердің хиральдігін анықтайды. Хиральдік арқылы нанотүтікшелердің электрлік қасиеттері сипатталады. КНТ-лерді алудың мынандай жолдары бар: графитті электр доғалық тозаңдату арқылы, лазер немесе Күн сәулесі көмегімен графитті абляциялау және көмірсутектердің каталитикалық түрде ыдырауы арқылы. Әдетте КНТ -лерді CO, CH4, C2H4, C2H2-ден көмірсутектік композицияларын каталитикалық пиролиздеу әдісімен көміртекті металлдық буды конденсациялау жолымен алады. КНТ-лерді алудың жоғары температуралы әдісіне электр доғалық әдіс жатады. Егер графиттік өзекті (анод) электр жоғасында буландырсақ, онда қарама-қарсы электродта (катод) қатты көміртекті өсінді (депозит) пайда болады. Оның жұмсақ өзекшесінде көп қабырғалы диаметрі 15-20 нм, ал ұзындығы 1 мкм болатын КНТ-лер болады. Өз кезегінде электр доғалық әдістің орнына лазерлік буландыру (абляция) әдісі қолданыла бастады. Абляцияға арналған құрылғы 1200°С температура бере алатын резистивтік қыздыруы бар қарапайым пештен тұрады. Бұдан жоғары температуралар алу үшін пештің ішіне көміртектен жасалған нысана қойып, оған лазер сәулесін бағыттау жеткілікті. Бұл нысана бетін сканерлейді.

КНТ-лерді алудың төмен температуралы әдісіне көмірсутектерді каталитикалық пиролиздеу әдісі жатады. Мұнда катализатор ретінде майда дисперсті металлдық ұнтақтар қолданылады. Ол кварцтық түтікшеде орналасқан керамикалық тигельге себіледі. Ал кварцтық түтікше 700-1000°C температураны қамтамасыз ететін қыздыру құрылғысына орналасады.

Кварцтық түтікшемен газ тәрізді көмірсутек пен буферлік газ қоспасын үрлейді. Әдетте 1:10 қатынасында болатын C2H2 мен N2 қоспасын қолданады. Процесс бірнеше минуттан бірнеше сағатқа дейін созылуы мүмкін. Нәтижесінде катализатор бетінде ұзын ұзындығы бірнеше 10-даған мкм, ішкі диаметрі 10 нм, сыртқы диаметрі 100 нм болатын көміртекті нанотүтікшелер өсіп шығады.

Қолданылуы: Механикалық қолданылуы: өте берік жіптер, композитті материалдар, нанотаразылар.Микроэлектроникада қолданылуы: транзисторлар, нанопроводтар, мөлдір өткізгіш беттер, отындық элементтер.Биологиялық нейрондар мен жаңа нейрокомпьютерлік саладағы электрондық құрылғылар арасындағы байланысты жасау үшін қолданылады. Капиллярлық қолданылуы: активті молекулаларға арналған капсулалар, металлдар мен газдардың сақталуы, нанопипеткалар.

Оптикалық қолданылуы: дисплейлер, жарық диодтары.

Бір қабырғалы нанотүтікшелер газдық ортада немес ультра жоғары сезгіш ерітінділерде молекулаларда анықтау үшін қолданылатын кішкентай өлшемді датчиктер болып табылады. Нанотүтікшелер молекуласы бетінде адсорбция кезінде оның электр кедергісі, сондай-ақ нанотранзистор сипаттамалары өзгере алады.

Мұндай нанодатчиктер қоршаған ортаға монаторинг жүргізуде, әскери, медициналық, биотехнологияда қолданылады.

Ғарыштық лифтіге арқан: теориялық түрде нанотүтікшелер үлкен салмақты көтере алады ( квадрат миллиметрге тоннаға дейін). Бірақ ұзын, әрі қабырғаларының қалыңдығы бір атом болатын нанотүтікшелер алу әлі күнге дейін мүмкін болмай отыр.

Осының салдарынан қысқа нанотүтікшелерді қосудан алынған жіптер қолданылады. Бұл беріктіктің нашарлауына әкеледі.

Нанотүтікшелерден жасалған беттерді жазық мөлдір громкоговоритель ретінде қолдануға болады. Осындай жаңалықты қытай ғалымдары ашты.

37)Медициналық диагностикаға арналған мембраналы экспресс-тесттердің құрылысы, жұмыс принципі. Сезімталдығы жоғары Malaria P.f/P.v Ag экспресс-тесті мембраналы сызықтан тұрады,моноклональді антиденемен қоректендірілген(2 бөлек сызық).Бірінші моноклональді антидене(тестті сызық 1) LDH P. Falciparum үшін анықтаушы болып табылады.Ал екінші моноклональді антидене(тестті сызық 2) LDH P. Falciparum үшін спецификалық поддон болып табылады. Malaria P.f/P.v Ag экспресс тесті Plasmodium falcifarum және Plasmodium арасындағы айырмашылық диагностикасы үшін жасалынған.Нәтижесінде сәйкестігі 3үлгіні(теріс,әлсіз-оң,тура оң) 10 рет тестілеу кезінде анықталған.Арасындағы сәйкестілік 100%-ға тең болған.Тестілеу кезінде қан үлгісі А протеинімен реакцияға түседі. Егер үлгіде ВИЧ-1/2 антиденесі болса,онда тест зонасында тестілеудің оң нәтижесін көрсететін күлгін сызық пайда болады.Тест зонасында түрлі-түсті сызықтардың болмауы, үлгінің анти-ВИЧ антиденесі жоқ екенін көрсетеді.Бұндай экспресс –тесттер жылдам және қарапайым деп бөлінеді.Қарапайым тест 40-60минут көлемінде анализдің қорытындысын анықтап береді.Ал жылдам тесттер 10-15 минут көлемінде анықтап береді.Экспресс-тест өндірісінде мынадай технологиялар қолданылады: иммунохроматография әдісі (латеральді диффузия), иммунофильтрация-мембраналы әдіс, латекс-агглютинация әдісі.

39)Химиялық синтез. Полимерлену. Өзі өзін жинау. Кристалл өсіру. Cинтезді іске асыру үшін: соңғы көрсеткішке жеткізетін тиімді, бір ізді, қарапайым және тура жолды таңдап алу, алынатын молекула құрамын, ондағы химиялық байланыстарды құруға мүмкіндік жасайтын әдістер жиынтығын таңдау қажет. Әдістердің негізгі үш тобы бар: 1) құрылымдық, яғни жаңа молекула құрайтын С–С байланыстарының түзілуі (мысалы, Гриньяр, Фридель-Крафтс реакциялары); 2) бұзылу немесе ыдырату әдістері. Мұнда синтездегі рөлі аяқталған молекулаларды істен шығару мақсатында С–С байланыстарын бұзу қаралады (мысалы, декарбоксилдеу, диолдардың периодты тотығуы, т.б.); 3) функционалды топтарды ауыстыру. Бұл әдісте түпкілікті қосылысты сақтап қалу үшін молекулаға басқа функционалды топ енгізіледі (мысалы, спиртті алкильгалогенидке, жай және күрделі эфирді карбонильді қосылыстарға, т.б.). Органикалық синтездің көмегімен маңызды дәрілік препараттар жасалады. Олар халық шаруашылығының барлық салаларында кеңінен қолданылады. Органикалық синтез – органикалық химияның органикалық қосылыстардың түзілу жолдары мен әдістерін лаборатория және өндіріс көлемінде зерттейтін бөлімі. Полимерлеу— мономерлерден полимер молекулаларын құрау процесі. Амин қышқылдарынан полипептидтерді, нуклеин кышқылдары негізінен полинулеотидтерді, моносахаридтерден полисахаридтерді құрау — тірі организмдердің биологиялық процестерінің негізгі сатылары.Полимерлену — мономерлердің активті орталыққа тізбектеліп қосылуының нәтижесінде макромолекулалардың түзілу (nM(—M—)n) процесі. Полимерленуге еселі байланысты (CC, C=C, C=O, CN, т.б.) немесе байланыстары ашылу мүмкіндігі жоғары циклді топтар қатысады. Полимерленуге қатысқан мономерлердің санына қарай бір мономер қатысса гомополимерлену (стиролдың Полимерленуі), екі немесе бірнеше мономерлер қатысса сополимерлену (стирол мен метилметакрилаттың біріккен Полимерленуі) болып бөлінеді.Полимерлену тізбекті реакцияға жатады және негізгі төрт сатыдан тұрады:активті орт-тың түзілуі;тізбектің өсуі;тізбектің үзілуі;активті орт-тың басқа бөлшекке өтуі (мысалы, полимер, мономер, еріткіш). Полимерлену активті орт-тың табиғатына байланысты радикалды және ионды деп бөлінеді. Полимерленуде полимердің молекула мөлшері ұлғая бермейді, ол реакция жағдайына қарай белгілі мөлшерге дейін тез өсіп, тізбек үзілгенде тұрақтанады. Полимерлену кезінде тізбек ұзындығына әсер ететін реттегіштер және процесті тежейтін ингибиторлар қолданылады. Қазақстанда ҚазҰУ-де (Е.Шайхутдинов және З.Нүркеева жетекшілігімен) қасиеттері жетілдірілген пластификаторлар, флокументтер және ингибиторлардың жаңа түрлері алынды; ультрадыбысты диагностикалық зерттеулерде жанасу ортасы ретінде қолданылатын “Полигель” материалы өндіріске енгізілді.Кристалдарды өсірудің негізгі әдістері.Бриджмен әдісі: қыздыру аумағының ампуласының баяу қозғалысы кезінде ампуланың ұшқыр соңында қатты фазаның бір монокристалдық дән түзіледі, ол монокристалды қалыптастырады.Бұл әдіс жартылайөткізгішті қоспаларды алуда қолданылады.Чохральский әдісі: бұл әдісте құймалардан кристалдарды тартады, мысалы, кремний диаметрі 200 мм-ге дейін және ұзындығы 1 м-ге дейін. Жартылайөткізгішті қоспаны өсіру кезінде, егер бір компаненттің булану жылдамдығы жоғары болса, құймаға периодты түрде сол компанент қосылады немесе осы компонентке көбірек қыздырылған тигелді орналастырады.Электронды – сәулелік балқыту әдісі: бұл технологияда қайта балқатылған материал монокристаллдық затравкамен жанасуға алып келеді, орынды электронды шоқпен балқытады және кристалл бойымен 3-5 есе балқыту зонамен өтеді. Нәтижесінде затравкада диаметрі 40мм-ге дейін және ұзындығы 500-600м-ге дейін болатын монокристалл қалыптасады. Бұл әдіс бойынша қиын балқитын материалдардан (вольфрам, молибден) жоғары сапалы монокристалл алынады.