59.Көміртекті құрылымдардың (графит, графен, карбин, фуллерен, нанотүтікшелер) сипаттамаларын беріңіз.

Көміртек адамзатқа көмір, күйе түрінде ерте заманнан белгілі. 1780 жылы А.Лавуазье көміртектің табиғатын зерттеді. Оған латынша «карбонеум» көмір деген атау 1827 жылы берілді.

Көміртегінің аллотропиялық түр өзгерістері: алмаз, графит, карбин.

Графит– минерал, көміртектің (С) Жер қыртысында ең жиі кездесетін әрі тұрақты гексагондық полиморфтық түрі. Гексогональдік сингонияда кристалданады. Табиғатта кристалы жетілген графит (грекше grapho – жазамын) сирек ұшырайды, көбінесе, қабыршақ, түйіршік, кейде домалақ агрегаттар күйінде кездеседі.

• Түсі қара, сұр, қара сұр, ұстағанда май сияқты, қолға жұғады, металдай жылтыр.

• Қаттылығы 1, ал қабат ішінде 5,5 және одан артық, меншікті салмағы 2,2 г/см³.

• Балқу температурасы 3850Ғ50⁰С.

• Электр тогын, жылуды жақсы өткізеді.

• Қышқылға төзімді, жоғары температурада ғана тотығады. Отқа берік, балқыған металға салса еріп, амфотерлік қасиеті бар оксидтер түзеді, балқығанселитрада жанады. Жеңіл өңделеді, жұмсақ, майысқыш.

• Нейтрон сәулесімен әсер еткенде графиттің электр тогын өткізгіштігі, майысқыштығы, қаттылығы артады, ал жылу өткізгіштігі күрт төмендейді.

• Құрылымы жағынан графит айқын кристалды, жасырын кристалды жәнеграфитоидтар болып бөлінеді.

Алыну жолдары:-Графит, негізінен, құрамында битумды зат бар саздардың қатты метаморфтануға шалынуынан түзілген кристалды тақтатастардан алынады. Олардағы графит мөлшері 20%-ға жетеді, кейде одан да асады. Кентастағы графит қабыршағы флотация әдісімен ажыратылады.

-Графитті жасанды жолмен де алуға болады. Электр пешінде 2200⁰С-тан астам қыздырғанда тас көмір (антрацит) графитке айналады. Домна пештерінде балқыған шойынды баяу салқындатқанда графит алынады, оны домналық графит деп атайды; карбидтерді термиялық жолмен ажыратқанда карбидтік графит бөлінеді.

Графиттің физикалық-химиялық қасиеттерінің ерекшелігі оны өнеркәсіптің алуан саласында қолдануға мүмкіндік береді. Графиттен отқа төзімді материалдар мен бөлшектер жасалады; электртехникада (гальваникалық элементтер, сілті, химия өнеркәсібі машиналарын жасауда қолданылады. Өте таза жасанды графит блоктары ядролық техникада нейтрондарды баяулатқыш ретінде пайдаланылады. Графиттен карандаш пен бояу жасалады.

Графен.АҚШ ғалымдарының зерттеуі бойынша,криталдық құрылымында ақаулары бар графеннің жылу өткізгіштігі идеалды материалдардың жылуөткізгіштігінен 20 % айырмашылығы бар екен.Егер графеннің өлшемі 300-400нм болса.Мұндай графендер компьютер чиптерінде қолданылады. Нанокомпозиттер өндірісінде графеннің орны ерекше. Национальной Лаборатории им. Лоуренса Беркли Департамента Энергетики Правительства США (the U.S. Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory) ғалымдары құрамында графен мен олово бар нанокомпозиттерден жасалған литий-ионды акумулляторлардың сиымдылығын арттырып салмағын азайта алатындығын зерттеді. Жақында эпоксидті композиттрге графен қосқан кезде көміртекті нанорубкалы нанокомпозиттерге қарағанда, материалдың қаттылығы мен беріктігінің артуына әкелетіндігін көрсетті. Графенге негізделген нанокомпозиттерді авиатехникада пайдаланады. Ал карбин ол қара түсті ұнтақ. Карбинде көміртек атомдары бір түзудің бойында тізбектеліп орналасады. ... - С = С - С = С - С = С - немесе ... =С =С =С = С =С = С=...

Фуллерендер мен тубулярлық (tubularis; лат. tubulus түтікше)түтікшеге қатысты, пішіні түтікше тәрізді) наноқұрылымдар,1985 жылы көміртегінің жаңа аллотроптық түрі – фуллерендер деп аталған С60 және С70 кластерлері алынғаннан бастап (Нобель

сыйлығының лауреаттары Н.Крото, Р.Керлу және Р.Смолли жұмыстарынан кейін), және, әсірісе, 1991 ж. жапон ғалымы С.Ишиманың графиттің электрдоғалық булануынан пайда болған заттарында көміртегі нанотүтікшелерін тапқанынан бастап, көптеген зерттеулердің объектісіне айналды. Айта кету керек, фуллерендер мен

нанотүтікшелер бұдан бұрын да байқалған еді.Ерекшелігі органикалық химия С ке негізделген, басқа элементтермен байланысу қабілеті, құрылымы ерекше болып табылады.Фулленерде 20-540 көміртек атомы бар. Фуллерен тұрақты қосылыс, кристалдық күйінде аудағы оттекпен әрекеттеспейді, қышқылдар мен негіздердің әсерінен тұрады, 360 градусқа дейін балқымайды. Нанотүтікше, соның бір айғағы фуллерендер аккумуляторлық батареяларды шығаруға қолданылуда. Оның өз «ағайындарынан» айырмашылығы — сыйымдылығы бес есе көп, салмағы өте аз, жоғары экологиялық сапасы мен санитарлық қауіпсіздігінде. Батареяның бұл түрін жеке компьютерлер мен дыбыс аппараттарының қоректену көзіне пайдаланады. Бірақ, оны жүзеге асыру оңай шаруа емес. Өйткені, америкалық «Carbon Nanotechnologies» тәулігіне 0,5-1 кг ғана нанотүтікше жасап шығара алады. Бұл ретте Жапония да белгілі бір мөлшерде табысқа жетті. Мұнда жылына 400 кг фуллерен шығаратын тәжірибе зауыты салынуда. Сонымен бірге, осы елде жылына 120 тонна нанотүтікше шығаратын зауыт та іске қосылуда.

1991 жылы профессор Сумио Иидзима ұзын көміртекті цилиндр-нанотүтікшені баиқаған. Нанотүтікше диаметрі бірнеше нанометр, ал ұзындығы оншақты микрон болаты милиондаған көміртегі атомынан тұратын молекула. Адамның шашының қалыңдығынан100 мың есе аз нанотүтікшелер сирек кездесетін ете берік материал болып шықты. Олар болаттан 50-100 есе берік, әрі тығыздығы алты есе аз. Нанотүтікшелерден косманавтар, өрт сөндірушілерге арналған ыңғайлы киімдер тігу үшін, ете берік және жеңіл композиттік материал, микроскопқа зонд жасауға болады. Олар өзінің салмағынан бірнеше тонна артық жүкке шыдайды. Ғалымдар соңғы кезде нанотүтікшенің ішіне басқа дененің атомдарын енгізіп, олардың қасиеттерін (тіпті изоляторды өткізгішке) өзгертуге болатындығын тәжірибе жүзінде дәлелдеді. Микроприборларда оларды сым ретінде қолданса, таңқалатыны, бойымен тоқ жүргенде жылу бөлінбейді. Нанотүтікшелер газды (әсіресе сутегі) сақтауға қауіпсіз материал. Автомобилдерге жанғыш элемент ретінде сутегіні пайдаланса, ол бензинге қарағанда экологиялық таза элемент, алайда сутегі мелшері үлкен баллондықажет етеді. Ал машиналарға ауыр баллондарды салу олардың жылдамдығын азайтатын еді. Мүмкін болашақта автомобилдерге сутегімен толған қолданатын шығар."Органикалық нанотүтікше" Нагойи Университетінің микро нано жүйесін жобалау факультетiнiң Тошио Фукудой профессордың бастауымен жапон ғалымдары микро кiшi бiр фемтолитраның ерiтiндiлерiн көлемдi мөлшерлеуге рұқсат беретiн нанотүтікшелердi өңдедi. Ұқсас нанотүтікшелерде медицинада пайдаланудың үлкен потенциалы бар, өйткенi жұмыс көлемі олардың (шамамен 1 жасушаның көлемі 1000 фемтолитрге сай) жеке жасушалармен операция жүргізе алуында, заттың ең кіші сандарын алады немесе енгiзеді, және бұл жерде жасушаны бүлдiрiп алмауға тырысады. Нанотүтікшеге ине ретiнде 10 мкм ұзындықпен органикалық нанотрубканы пайдаланады, диаметрі iшкi және сыртқы 50нм және сәйкесiнше 400 нм. Нанотүтікшенің нанотрубкасын алу үшiн 1.8 мкм iшкi диаметрмен шыны микротүтікшеде,және микротрубкамен нанотрубканың қалған аймағын жарықтың әсерiнен қатып келе жатқан шайырмен толтырып бекiтедi.Нанотрубкаға түтікше арқылы беріліп тұрған сұйықтың көлемін мөлшерлеу нанотрубкаға қоса тіркелетін электр кернеуiнiң көмегiмен жоспарлайды.

60.Биосенсорлердің құрылысының схемасын көрсетіңіз. Олардың жұмысының принциптері?Биосенсор аналитикалық прибор. Биосенсорлар сезімтал қабаты биологиялық материалдар ДНК,фермент, ткань, бактерия, антиген, антидене, липосома, органелладан тұратын және де олар анықталатын компонентке реагировать етіп, осы компонентпен концентрациясына байланысты сигналды күшейтеді. Биосенсор екі негізгі түрлендіргіштен тұратын комбинирленген жүйе, бір бірімен тығыз байланысқан. Биохимиялық түрлендіргіш анықталатын компонентті түрлендіреді, яғни химиялық байланыстартуралы информацияны физикалыққа түрлендіретін, биологиялық анықтайтын элементі бар. Физикалық түрлендіргіштерде бұл құрамды арнайы прибор арқылы тіркейді. Құрылғыда уникальный қасиеттерге ие биоматериалдың болуы құрамы күрделі қосылыстарды қосымша операциясыз, реагенттерсіз, қажетті байланыстарды, химиялық құрамын анықтауға мүмкіндік береді. Биосенсор классификациясы: түрлендіргіштің түріне қарай биосенсорлар бірнеше түрі бар: оптикалық, акустикалық, калариметрлік, термиялық, электрохимиялық. Электрохимиялық биосенсорлар үшк1е бөлінеді: потенциометрлік, амперметрлік, кондуктометрлік. Жұмыс істеу приципі: анықталатын заттарымыз ферментативті реакйия жүріп жататын биокатализатордың жартылай өткізгішті мембранасында диффундирленеді. Ферментативті реакция өнімі бетіне фермент бекітілген электродтың көмегімен анықталады, ферментті электрод деп аталады. Ферментативті реакция сипаттамасы фермент табиғатына, каталитикалық әсерінің типіне байланысты болады. Биосенсорлардың қолданылғанына 70 жыл болды.Ең алғаш оны Клорк пен Лионс 1967 жылы ойлап тапқан. Биосенсорлардың қазіргі кездегі түрлері: микробтық, клеткалық, тканьды.

№	Сұрақтар
1	Наноәлем, наноғылым, нанотехнология,
2	Материя денгейлерінің салыстырмалы өлшемдеріне
3	Бионанонысандардың анықтамасын беріңіз, олардың
4	Төменгі молекулалы бионанонысандарды сипаттаңыз. Нанотехнологияда қолдану аймағын көрсетіңіз.
5	Жоғары молекулалы бионанонысандар. Дендромерлер.
6	Ферменттерге анықтама беріп, құрылысы мен
7	Клетканың ұйымдасуының, органеллалардың.
8	Иммобилденген ферменттердің алу жолдарын
9	Нанотүтікшелер деген не? Олардың құрылысы,.
10	Фуллерен деген не? Ашылу тарихы туралы не білесіз?.
11	Мембрана, везикула, липосома терминдеріне анықтама
12	Макромолекулаларға (белоктар, нуклеин қышқылдары,
13	Табиғи қатты, саңылаулы материалдардың қандай
14	Көміртектің аллотропты қандай формаларын білесіз?.
15	Неге алмаз өздігінен бөлме температурасында
16	Амин қышқылдары, нуклеотидтер, қарапайым қанттар, липидтер,
17	Биосенсорлар деген не? Олардың қандай түрлерін білесіз? Жұмыс принципі неге негізделген?
18	Мембрана, ферменттер, индикаторлар, тотығу-.
19	Литография деген не? Литографияның қандай түрлерін білесіз?
20	Өндірістегі биокатализ. Нанокатализаторлардың тиімділігін дәлелдеңіз.
21	Электронды микроскоптар деген не?
22	Атомды-күш микроскопының құрылысымен жұмысының принципін түсіндіріңіз.
23	Туннельдік эффект деген не?
24	Сканерлейтін зонд микроскопы, жұмысының принципі, түрлері. Анықтамасын беріңіз.
25	Өткізгіш электронды, сканерлейтін электронды
26	Бионанороботтардың жұмысы неге негізделген?
27	Биоминералдану процессін түсіндіріңіз.
28	Бионанотехнологияның экологияда, әскери мақсатта қолдануын мазмұндаңыз.
29	Тағам өндірісінде қолданылатын нанотехнология жетістіктері неде?
30	Медицина мен фармакологияда қолданатын наноматериалдарға сипаттама беріңіз.
31	Бионаноқұрылғылардың қолдану аймағы: энергетика,
32	Не себептен газтәрізді көміртектер шөккенде
33	Нанобөлшектердің қандай алу әдістерін білесіз?.
34	Биологиялық процесстер: фотосинтез, органикалық
35	Нанотүтікшелердің қандай алу әдістерін білесіз?
36	Әдетті алмаздың наноалмаздан айырмашылығы неде?.
37	Медициналық диагностикаға арналған мембраналы
38	Неге C60 молекуласын ароматты деп санауға
39	Химиялық синтез. Полимерлену. Өзі өзін жинау..
40	Организмде жүретін биологиялық процесстерді
41	Гендік инженерияның жетістіктерін
42	Нанотехнологияда қолданатын физика-химиялық
43	Гидроксиаппатит деген не және нанокомпозиттерді
44	Мембрана деген не? Құрамына, құрылысына,
45	Көміртектің аллотропты наноформалардың жалпы ұқсастығы неде? Салыстырыңыз.
46	Фуллеренді суда еритін формаға қалай ауыстыруға болады? Екі әдісті ұсыныңыз.
47	Белоктар. Белок биосинтезі. Белоктың фолдингі. Аннотехнологиядағы маңыздығын негіздеңіз.
48	Нуклеин қышқылдарының нанотехнологияда қолдануына болдам жасаңыз.
49	Фуллерендердің алу әдістерін сипаттаңыз.
50	Нанороботтар. Ассемблер, дессемблер. Терминдерге анықтама беріңіз, салыстырыңыз. Нанотехнологияда қолдану аймағын анықтаңыз.
51	Нанотехнология мен бағаналы клеткалардың
52	Заманауи электрондық микроскоптардың жұмысының механизмдерін келтіріңіз.
53	Көміртекті нанотүтікшелердің қандай негізгі синтез әдістерін білесіз?
54	Жаңа нанодәрілік препараттар жасау, адрестік
55	Биоминералдану процесі. Табиғаттағы
56	Нанотехнологияда қолданатын биопроцестер.
57	Реттеу параметрі деген не? Анықтамасын беріңіз.
58	Супрамолекулярлы құрылыстардың алу жолдары, қолдануы неге негізделген?
59	Көміртекті құрылымдардың (графит, графен, карбин, фуллерен, нанотүтікшелер) сипаттамаларын беріңіз.
60	Биосенсорлердің құрылысының схемасын көрсетіңіз. Олардың жұмысының принциптерін түсіндіріңіз?
61	Бионанотехнологияның қолдануының жетістіктері мен қауыпсіздігіне сын баға беріңіз.