Üzvi Polimerlər
Təbiətdəki canlılardan əldə edilən müxtəlif xammalları əşya istehsalında istifadə edirik. Yaradıcının sonsuz elm və qüdrəti ilə canlıların sintez etdiyi bu maddələrin bəzilərini (pambıq, ipək və yun kimi) insan min illərdir istifadə edir. Kauçuk kimi maddələr isə nisbətən təzə sayıla bilər. Dəri, sümük, ağac və selluloza lifləri ən çox istifadə olunan üzvi xammallar olmuşdur. Allahın qüdrəti sonsuzdur, fəqət təbiətin zənginliyi hədsiz deyil. Ona görə də ekoloji tarazlığı hər gün öz əlimizlə pozur və yer üzünü şüursuz şəkildə ölümə aparırıq. Bu gün tullantı bitki və heyvanlardan təbii yolla əldə edilən xammal, insan sağlamlığı üçün çox uyğun olsa belə, gedərək azaldığı və beləliklə də bahalaşdığı üçün bunların hər kəs tərəfindən istehlakı çətinləşir.
Alimlər daha ucuz xammal istehsal etmək üçün dayanmadan çalışırlar. Belə ki, çox uzun bir keçmişi olmayan neylon, rezin, plastik və polivinilxlor (PVC) indi çox yayılmış maddələrdir. Ətrafımızda gördüyümüz, gündəlik həyatda istifadə etdiyimiz bir çox şey plastikdən, yəni polimerlərdən istehsal edilmişdir. Polimerlər (poli-çox, meros-hissə, qisim), bir-birinə oxşayan kiçik molekul vahidlərinin zəncirvari bir-birinə əlavə edilməklə meydana gələn nəhəng molekullardır. Tez-tez istifadə etdiyimiz neylon zənbillərdən maşın təkərlərinə, uşaq oyuncaqlarından qışda geyindiyimiz çəkmələrin dabanlarının istehsalına qədər bir çox sahədə istifadə edilməkdədir.
Polimerlərin təbiətdə meydana gətirdiyi ən böyük problem, üzvi maddələr kimi çürüyüb parçalanmamalarıdır və yüz illərlə dünyanı kirlətmələridir. Ona görə də zibilliklərdən yığılıb istilik ilə və ya kimyəvi üsullarla yenidən istehsal edilməlidirlər.
Polimerlərin bakteriya kimi faktorlarla parçalanmama xüsusiyyətləri ilə yanaşı bir yaxşı xüsusiyyəti də var. O da elektriki keçirməmələridir (izolyator). Hətta elektrik xətlərini qısaqapanmadan qorumaq üçün kabellər polimerlərlə örtülür. Ancaq Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid və Hideki Şirakava adlı alimlər etdikləri ixtira ilə bir polimerin (poliasetilen) demək olar ki, bir metal qədər elektrik keçiriciyə çevrilə biləcəyini kəşf etdilər. Bu kəşfləri və sonrakı tədqiqatlarına görə 2000-ci il Kimya Nobel Mükafatını qazandılar.
1977-ci ildə Şirakava, MacDiarmid və Heeger; poliasetilen plyonkalarının xlor, brom və yod buxarları ilə reaksiyası nəticəsində, bu plyonkaların əvvəlki hallarından 109 dəfə daha çox keçirici ola bildiklərini təvafüqlü bir kəşflə müşahidə etdilər. Bu metodla alınan poliasetilenin keçiriciliyini 105 S/m2-ə çatdırdılar. Müqayisə etsək, yaxşı bir izolyator olan teflonun elektrik keçirmə qabiliyyəti 10-16 S/m, metallardan gümüş və misin elektrik keçirmə qabiliyyəti isə 108 S/m-dir.
Bəs bütün polimerlər elektrik keçirmə qabiliyyəti sahib edilə bilərmi? Eyni atomlar necə bir dəyişir ki, maddəyə fərqli xüsusiyyətlər qazandırır? Necə olur ki, izolyator kimi istifadə edilən polimerlər, bir metal kimi keçirici ola bilir? Bütün bu sualların cavabını axtarmağa çalışaq.
Keçirici polimerləri digər polimerlərdən ayıran əsas xüsusiyyət, sıra ilə dəyişən tək və cüt bağlardan ibarət olan zəncir quruluşuna sahib olmalarıdır. Bu formada sıra ilə dəyişən bağ quruluşuna "təsrifləndirmə" deyilir. Beləliklə, sadəcə təsrif olunmuş polimerlər elektriki keçirə bilər. Poliasetilen bunun ən gözəl nümunəsini təşkil edir.
Polimerlərdə elektrik yüklərinin necə nəql edildiyi hələ də dəqiq kəşf edilməmişdir.
Keçirici Polimerlərin Tətbiq Edilməsi
Poliasetilenin metallik xüsusiyyəti göstərməsinə baxmayaraq hava ilə təmasda olduqda, dərhal oksidləşməsi və stabil olmaması istifadəsinə maneələr törədir. Buna görə də araşdırmalar atmosfer şərtlərində pozulub dəyişməyən, oksidləşməyən, işlənə bilən yeni keçirici polimerlər ətrafında aparılmağa başlanmışdır. İndi bir neçə keçirici polimer sənaye sahəsində tətbiq edilir. Ancaq gələcəkdə keçirici polimerlərin daha bir çox texnoloji tərəqqidə həyatımıza asanlıq gətirəcəyi gözlənilir.
Politiofen törəmələri sahə təsirli tranzistor istehsalında istifadə edilə biləcək ümid verən keçirici polimerlərdəndir. Polipirol "stealth" adlı radara tutulmayan təyyarələrin xarici səthinin örtülməsində istifadə edilərək yoxlanılmışdır. Gələcəkdə mümkün ola biləcək sahələrdən isə superkapasitor və elektrolitik tipdəki kapasitoru göstərmək olar. Bundan başqa bəzi keçirici polimerlərin elektroxrom xüsusiyyətləri, bu polimerlərin yayda günəş işığı altında qaralan "ağıllı pəncərələr"də istifadə olunmasına imkan verir.
Kəşf edildiyi gündən sonra keçirici polimer elmi bir çox sahədə inkişaf etməyə başlamışdır. Yüksək saflıqda polimerlər sintezləndikcə yarı keçirici polimerlər elektronik dövrələrin istehsalında da istifadə olunmağa başlandı. Hərbi və fəza texnologiyalarında yüngüllük çox vacibdir. Əgər elektronik dövrələr və batareyalar polimerlərdən olsa, istifadə olunan vasitələrin ağırlığı təxminən 90% azalacaqdır. Bəlkə də gələcəkdə motor blokları aluminiumdan, bir çox hissəsi sərt plastikdən və elektrik dövrələri keçirici polimerlərdən olan avtomobilimizi əlimizlə götürüb bir kənara qoya biləcəyik.
Silikon Fizikasından Molekulyar Elektronika Dünyasına
Qatı forma fizikası ümumiyyətlə silikon fizikası üstündə qurulmuşdur. Ancaq kimya, keçirici polimerlər sayəsində, çox yeni və kompleks quruluşların sintezlənə biləcəyi mikroskopik müxtəlifliklər təqdim etməkdədir. Dövrümüzün elektronika texnologiyası, molekulyar vahidlərə nisbətlə, böyük və tək hissədən ibarət kristallar üzərinə qurulmuşdur. Bu kristallar birləşdirilərək dop edildikdən sonra diod və tranzistor istehsalı üçün böyük elektrodlara bağlanır. Bununla yanaşı manipulyasiya texnikaları vasitəsilə vahidi 200 nm-yə çatan çox kiçik ölçüdə elektronik dövrələr düzəldilə bilər. Ancaq yenə də bu böyüklükdəki dövrələr, molekulyar vahidlərdən təxminən min dəfə çoxdur. Elm dünyasının indiki xəyalı, elektronik dövrələrin xassələrini bir molekulun içinə yerləşdirməkdir. Əgər bu həyata keçirilsə, böyük bir ehtimalla bu molekulyar keçirici polimer telləri ilə bir-birinə bağlanacaq və bu dövrələrin ölçüsünü 200 nm-dən 0,2 nm-yə endirmək mümkün olacaqdır. Ölçülərdəki bu azalma kompüterlərin sürətini və hafizəsini 108 dəfə artıra bilər. Belə bir tərəqqi, indiyə qədər davam edən qırx illik kompüter texnologiyasındakı tərəqqiyə bərabər olacaqdır. Bu səbəblə, keçirici polimerlərin molekulyar elektronika dünyasında çox böyük rolu var.
Keçirici polimerlər mövzusunda Amerika və dünyanın bir çox ölkələrində tədqiqatlar davam edir. Hər il bu haqda yüz minlərlə məqalə dərc edilməkdədir. Gələcəyin dünyasında keçirici polimerlər, önəmli bir yerə sahib ola bilərlər.
Maddəni meydana gətirən atomlar arasında bir çox kompleks münasibət mövcuddur. Allah (cc) maddənin içindəki bu qarşılıqlı əlaqəyə səbəb olan bir çox qanun qoymuşdur. Bu qanunlarla maddənin elektrik, optik, maqnetik və s. xassələri meydana çıxarılmışdır. Elm inkişaf edib atomlar və molekullar arasındakı qarşılıqlı münasibətlər və bunların bir-birlərinə olan təsirləri başa düşüldükcə, həm Allahın zərrələr aləmindəki ağlasığmaz fəaliyyəti bir az daha aydınlanacaq, həm də istehsal edilən yeni materiallar texnoloji inkişafa kömək edəcəkdir. Bundan iyirmi beş il əvvəl heç kimin ağlına izolyator kimi istifadə olunan polimerlərdən elektriki ötürən materialların alına biləcəyi gəlməzdi. Ancaq indi bu cür polimerlər gündəlik həyatımızda yavaş-yavaş öz yerini tutur. Uca Yaradıcının atomlar arasına qoyduğu kimyanı öyrəndikcə, insan daha bir çox yeni materialı sintez etmə imkanı tapacaqdır.
mənbə: akademiya.net
Alimlər daha ucuz xammal istehsal etmək üçün dayanmadan çalışırlar. Belə ki, çox uzun bir keçmişi olmayan neylon, rezin, plastik və polivinilxlor (PVC) indi çox yayılmış maddələrdir. Ətrafımızda gördüyümüz, gündəlik həyatda istifadə etdiyimiz bir çox şey plastikdən, yəni polimerlərdən istehsal edilmişdir. Polimerlər (poli-çox, meros-hissə, qisim), bir-birinə oxşayan kiçik molekul vahidlərinin zəncirvari bir-birinə əlavə edilməklə meydana gələn nəhəng molekullardır. Tez-tez istifadə etdiyimiz neylon zənbillərdən maşın təkərlərinə, uşaq oyuncaqlarından qışda geyindiyimiz çəkmələrin dabanlarının istehsalına qədər bir çox sahədə istifadə edilməkdədir.
Polimerlərin təbiətdə meydana gətirdiyi ən böyük problem, üzvi maddələr kimi çürüyüb parçalanmamalarıdır və yüz illərlə dünyanı kirlətmələridir. Ona görə də zibilliklərdən yığılıb istilik ilə və ya kimyəvi üsullarla yenidən istehsal edilməlidirlər.
Polimerlərin bakteriya kimi faktorlarla parçalanmama xüsusiyyətləri ilə yanaşı bir yaxşı xüsusiyyəti də var. O da elektriki keçirməmələridir (izolyator). Hətta elektrik xətlərini qısaqapanmadan qorumaq üçün kabellər polimerlərlə örtülür. Ancaq Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid və Hideki Şirakava adlı alimlər etdikləri ixtira ilə bir polimerin (poliasetilen) demək olar ki, bir metal qədər elektrik keçiriciyə çevrilə biləcəyini kəşf etdilər. Bu kəşfləri və sonrakı tədqiqatlarına görə 2000-ci il Kimya Nobel Mükafatını qazandılar.
1977-ci ildə Şirakava, MacDiarmid və Heeger; poliasetilen plyonkalarının xlor, brom və yod buxarları ilə reaksiyası nəticəsində, bu plyonkaların əvvəlki hallarından 109 dəfə daha çox keçirici ola bildiklərini təvafüqlü bir kəşflə müşahidə etdilər. Bu metodla alınan poliasetilenin keçiriciliyini 105 S/m2-ə çatdırdılar. Müqayisə etsək, yaxşı bir izolyator olan teflonun elektrik keçirmə qabiliyyəti 10-16 S/m, metallardan gümüş və misin elektrik keçirmə qabiliyyəti isə 108 S/m-dir.
Bəs bütün polimerlər elektrik keçirmə qabiliyyəti sahib edilə bilərmi? Eyni atomlar necə bir dəyişir ki, maddəyə fərqli xüsusiyyətlər qazandırır? Necə olur ki, izolyator kimi istifadə edilən polimerlər, bir metal kimi keçirici ola bilir? Bütün bu sualların cavabını axtarmağa çalışaq.
Keçirici polimerləri digər polimerlərdən ayıran əsas xüsusiyyət, sıra ilə dəyişən tək və cüt bağlardan ibarət olan zəncir quruluşuna sahib olmalarıdır. Bu formada sıra ilə dəyişən bağ quruluşuna "təsrifləndirmə" deyilir. Beləliklə, sadəcə təsrif olunmuş polimerlər elektriki keçirə bilər. Poliasetilen bunun ən gözəl nümunəsini təşkil edir.
Polimerlərdə elektrik yüklərinin necə nəql edildiyi hələ də dəqiq kəşf edilməmişdir.
Keçirici Polimerlərin Tətbiq Edilməsi
Poliasetilenin metallik xüsusiyyəti göstərməsinə baxmayaraq hava ilə təmasda olduqda, dərhal oksidləşməsi və stabil olmaması istifadəsinə maneələr törədir. Buna görə də araşdırmalar atmosfer şərtlərində pozulub dəyişməyən, oksidləşməyən, işlənə bilən yeni keçirici polimerlər ətrafında aparılmağa başlanmışdır. İndi bir neçə keçirici polimer sənaye sahəsində tətbiq edilir. Ancaq gələcəkdə keçirici polimerlərin daha bir çox texnoloji tərəqqidə həyatımıza asanlıq gətirəcəyi gözlənilir.
Politiofen törəmələri sahə təsirli tranzistor istehsalında istifadə edilə biləcək ümid verən keçirici polimerlərdəndir. Polipirol "stealth" adlı radara tutulmayan təyyarələrin xarici səthinin örtülməsində istifadə edilərək yoxlanılmışdır. Gələcəkdə mümkün ola biləcək sahələrdən isə superkapasitor və elektrolitik tipdəki kapasitoru göstərmək olar. Bundan başqa bəzi keçirici polimerlərin elektroxrom xüsusiyyətləri, bu polimerlərin yayda günəş işığı altında qaralan "ağıllı pəncərələr"də istifadə olunmasına imkan verir.
Kəşf edildiyi gündən sonra keçirici polimer elmi bir çox sahədə inkişaf etməyə başlamışdır. Yüksək saflıqda polimerlər sintezləndikcə yarı keçirici polimerlər elektronik dövrələrin istehsalında da istifadə olunmağa başlandı. Hərbi və fəza texnologiyalarında yüngüllük çox vacibdir. Əgər elektronik dövrələr və batareyalar polimerlərdən olsa, istifadə olunan vasitələrin ağırlığı təxminən 90% azalacaqdır. Bəlkə də gələcəkdə motor blokları aluminiumdan, bir çox hissəsi sərt plastikdən və elektrik dövrələri keçirici polimerlərdən olan avtomobilimizi əlimizlə götürüb bir kənara qoya biləcəyik.
Silikon Fizikasından Molekulyar Elektronika Dünyasına
Qatı forma fizikası ümumiyyətlə silikon fizikası üstündə qurulmuşdur. Ancaq kimya, keçirici polimerlər sayəsində, çox yeni və kompleks quruluşların sintezlənə biləcəyi mikroskopik müxtəlifliklər təqdim etməkdədir. Dövrümüzün elektronika texnologiyası, molekulyar vahidlərə nisbətlə, böyük və tək hissədən ibarət kristallar üzərinə qurulmuşdur. Bu kristallar birləşdirilərək dop edildikdən sonra diod və tranzistor istehsalı üçün böyük elektrodlara bağlanır. Bununla yanaşı manipulyasiya texnikaları vasitəsilə vahidi 200 nm-yə çatan çox kiçik ölçüdə elektronik dövrələr düzəldilə bilər. Ancaq yenə də bu böyüklükdəki dövrələr, molekulyar vahidlərdən təxminən min dəfə çoxdur. Elm dünyasının indiki xəyalı, elektronik dövrələrin xassələrini bir molekulun içinə yerləşdirməkdir. Əgər bu həyata keçirilsə, böyük bir ehtimalla bu molekulyar keçirici polimer telləri ilə bir-birinə bağlanacaq və bu dövrələrin ölçüsünü 200 nm-dən 0,2 nm-yə endirmək mümkün olacaqdır. Ölçülərdəki bu azalma kompüterlərin sürətini və hafizəsini 108 dəfə artıra bilər. Belə bir tərəqqi, indiyə qədər davam edən qırx illik kompüter texnologiyasındakı tərəqqiyə bərabər olacaqdır. Bu səbəblə, keçirici polimerlərin molekulyar elektronika dünyasında çox böyük rolu var.
Keçirici polimerlər mövzusunda Amerika və dünyanın bir çox ölkələrində tədqiqatlar davam edir. Hər il bu haqda yüz minlərlə məqalə dərc edilməkdədir. Gələcəyin dünyasında keçirici polimerlər, önəmli bir yerə sahib ola bilərlər.
Maddəni meydana gətirən atomlar arasında bir çox kompleks münasibət mövcuddur. Allah (cc) maddənin içindəki bu qarşılıqlı əlaqəyə səbəb olan bir çox qanun qoymuşdur. Bu qanunlarla maddənin elektrik, optik, maqnetik və s. xassələri meydana çıxarılmışdır. Elm inkişaf edib atomlar və molekullar arasındakı qarşılıqlı münasibətlər və bunların bir-birlərinə olan təsirləri başa düşüldükcə, həm Allahın zərrələr aləmindəki ağlasığmaz fəaliyyəti bir az daha aydınlanacaq, həm də istehsal edilən yeni materiallar texnoloji inkişafa kömək edəcəkdir. Bundan iyirmi beş il əvvəl heç kimin ağlına izolyator kimi istifadə olunan polimerlərdən elektriki ötürən materialların alına biləcəyi gəlməzdi. Ancaq indi bu cür polimerlər gündəlik həyatımızda yavaş-yavaş öz yerini tutur. Uca Yaradıcının atomlar arasına qoyduğu kimyanı öyrəndikcə, insan daha bir çox yeni materialı sintez etmə imkanı tapacaqdır.
mənbə: akademiya.net
0 şərh