Жасанды бұйымға жол бермейтін голограмма

Бүгінде әлемдік ғылым мен техникада «сыни» бағыттар қалыптасты. Ол – микроэлектроника және микротехнология. Бұл бағыт ғылыми жаңалықтарға арқа сүйейтін өнеркәсіп салаларының бәсекеге қабілеттілігін айқындайды.

ХХ ғасырдың екінші жартысынан бастап микроөлшемдер ғылыми-техникалық прогресті қамтамасыз етуде басымдыққа ие болды. Қазіргі уақытта осы саладағы технологияның дамуы субмикрондық өлшемге жетіп, нано деңгейіне өтті. Ал осы «нанотехника» терминін 1974 жылы жапон ғалымы Н.Танигучи ұсынған болатын.

Бір кездері жапон ғалымы енгізген термин қазіргі таңда ғылымның ең өзекті бағытына айналып үлгерді. Оның нәтижесін өміріміздің барлық салаларынан көріп жүрміз. Мәселен, ҚазҰУ ғалымдары нанотехнологияның көмегімен тауардың түпнұсқа екенін дәлелдейтін голограмма дайындаумен айналысады. Университетіміздегі Ашық түрдегі ұлттық нанотехнологиялық зертхана мамандары аталмыш жоба барысында электрондық-иондық литография секілді қазіргі заманғы технологияларды пайдаланып отыр. Осы арқылы елімізде әртүрлі беттерде кескіндер мен бедерлер қалыптастыру қолжетімді бола түсті. ТМД елдерінде мұндай технология көп кездеспейді, яғни әлі жолға қойылмаған десек, артық айтпаған боламыз.

– Бүгінде тауардың немесе өнімнің қолдан жасалған, яғни фабрикат түрлерін жасау жиі кездеседі. Сондықтан осындай технологиялардың көмегімен тауардың түпнұсқа екенін дәлелдейтін белгілер салуға болады. Біз электрондық-иондық литографияны түрлі түсті микро және нанобеттерде өзімізге қажетті жазулар немесе кескіндерді электронды шоқ арқылы, сканерлеуші электронды микроскоп және атомдық-күштік микроскоп арқылы жұмыс барысында қажетті үлгілерді алуға болады. Мысалы, полимерлерде өзімізге қажетті белгілерді ойып ала аламыз. Плазмалық өңдеу және тозаңдату секілді әдістер арқылы түрлі түсті құбылмалы глограммаларды алу мүмкіндігі туады, – дейді Ашық түрдегі ұлттық нанотехнологиялық зертхана директоры Мұхит Мұратов.

Бұл жобаның бәсекеге қабілетті болуына бірден-бір себепкер болып отырған – голограммадағы кескіннің қанықтығы. Әрі жылу әсерін қолданбау және жұмыс барысында 1-150 мкКл/см² деңгейінде төмен дозада әсер ету рельефті немесе басқа да кескінді салуға кететін уақытты қысқартады.

– Өлшемдері туралы аз-кем айта кетер болсам, ең кемі 10 нанометрден бастап, 500 нанометрге дейінгі өлшемдегі көзге көрінбейтін белгілерді бұйымдардың бетіне түсіре аламыз. Кейін ол белгілерді сырттан сәулелендіру немесе қыздыру арқылы көруге болады. Әрине, оған арнаулы аспаптар, қондырғылар қажет. Бұл технологиялар заттың қауіпсіздігін қамтамасыз етіп қана қоймай, оны қолдан жасау мүмкіндігін шектейді, – дейді Мұхит Мұхаметнұрұлы.

Тиын шығаратын немесе зергерлікпен айналысатын мекемелерде осы секілді жасырын белгілерді пайдаланады. Жоба авторларының айтуынша, бұл өнертабыс нанолитография саласына тікелей қатысты. Сол себепті монета сарайларында голографиялық қорғаныш кескін ретінде немесе фотолитографияда маска түрінде, одан бөлек, құбылмалы голограмма голографиялық торкөздер мен интегралды схема жасауда қолдануға болады.

– Полиметил-метакрилат резисті, яғни полимер бетіне электрондық сәулемен кескін жасаймыз. Мұны алюминий секілді басқа да металдардың бетіне ойып істеуге де болады. Электрондық литографияның түпкі құрылымына келер болсақ, бетіндегі фоны мен жазудың айырмашылығы – оның қараңғы немесе ақшыл түсті болуында. Оны электрондық шоқтың дозасын басқару арқылы реттейміз. Мысалы, 1 шаршы сантиметрге 150 микрокулон арқылы энергия көзі жұмсалады. Кремний бетіне алюминиймен жазуға немесе керісінше, алюминий бетінде кремниймен жазуға болады. Тәжірибе барысында біз түстің қанықтылығын бақылауда ұстап отырамыз. Оның барлығы сәулелендірудің дозасы мен уақыттың ұзақтығына байланысты, – дейді Мұхит мырза.

Бұл әдістің дәстүрлі литографиядан айырмашылығы – затпен түйістірмей-ақ бедерлер жасауға болады. Мәселен, баспа әдісі арқылы заттың бетіне із қалдырып жасалады. Бірақ, маманның айтуынша, мұндай әдісте қолданылатын қатты мөртаңба 10 рет қолданған соң, әрі қарай пайдалануға жарамсыз болып қалады. Біздің технологияның өнімділігі жоғары әрі белгі салынатын бетпен түйіспейтіндіктен, қолдану мерзімі де ұзақ.

Оқу орнындағы нанотехнологиялық зертхана директорының айтуынша, наноәлемді көре алатын қондырғылар пайда болғалы осы салаға деген қызығушылық та арта түскен. Бірақ біздің елде бұл сала енді ғана дамып келеді. Ал шет мемлекеттерде көптеген салаларда осы әдіс арқылы өндіріс саласындағы алаяқтықтың алдын алып отыр. Әсіресе алтын бұйымдар мен құйма даярлайтын фирмаларда өз өнімдеріне осы әдіс арқылы құбылмалы голограммадан белгілер жасайды.

Әрине, кез келген жаңа дүниемен таныса отырып еріксіз «Қазақстанда мұндай технология қаншалықты қолжетімді?» деген сауал туындайды. Мұхит Мұхаметнұрұлы бұл сұраққа: «Нано өлшемдегі литографиямен айналысатын компаниялар жоқтың қасы. Біз осы бағытта жұмыс істейміз. Бірақ үлкен көлемде осындай белгілер жасаумен айналысатын компаниялар болуы керек», – деп жауап берді.

Жоба мемлекет тарапынан гранттық қаржыландыруға қол жеткізген екен. Жобаның ғылыми есебі түгел әрі сәтті аяқталған. Бөлінген қаражат та толық игерілген.

– Бірақ қаржылай мүмкіндік болса, осы жобаны әрі қарай дамытып, жұмысты автоматтандыруға болады, – дейді зертхана басшысы. – Екіншіден, кез келген бетке салынатын бедерді кодтайтын құрылғыға қол жеткізсек дейміз. Бұл өнімнің нұсқаулығында жасырын бедердің қай жерде орналасқанын шифрлар арқылы көрсетуге мүмкіндік береді. Өйткені наномасштабтағы белгіні қарау өте ұзақ процесс. Егер өнімнің сипаттамасында шифры болса, сол арқылы арнаулы мамандар тауардың құпия белгісін тауып, оның түпнұсқа екеніне көз жеткізе алады. Қолдану саласы ауқымды, қарапайым телефоннан бастап, құнды қағаздарға дейін голограмма түрінде белгілер қоюға болады. Болашақта жапсырма түрінде шығаруды ойластырып отырмыз. Бірақ әзірге біз жұмыс істейтін үлгілердің өлшеміне шектеу бар.

Жоба барысында ҚазҰУ ғалымдары Ресей ғылым академиясына қарасты Микроэлектроника және арнайы материалдар технологиясының проблемалары институтының ғалымдарымен бірігіп жұмыс істеген. Біріккен зерттеу жұмыстарын жүргізу мақсатында университетіміздегі докторантура студенттері осы институтта ғылыми тағылымдамадан өтті. Одан бөлек, сол институттың профессорлары бізге келіп дәрістер жүргізді. Ашық түрдегі ұлттық нанотехнологиялық зертхана мамандары осы саладағы ресейлік тәжірибелі мамандармен кеңесіп, тәжірибе алмасып отырады.

Бұл жобаға жас ғалымдардың да қызығушылығы жоқ емес. Екі докторант, үш магистрант студент осы жобада жұмыс істейді.

– Бастапқы кезеңде өз еркімізбен осы бағыттағы зерттеу жұмыстарын бастадық. Кейіннен 2018 жылы гранттық қаржыландыруға байқау жарияланған кезде бақ сынап көруге шешім қабылдадық. Жоба қаржыландыруға қол жеткізгенде зерттеу жұмыстарын біршама деңгейге көтеріп, жақсы нәтижелерге қол жеткіздік. Жобаны гранттық қаржыландырудың өз талаптары болады. Мысалы, байқауға қатыспас бұрын, бірнеше зерттеу жүргізілген болуы қажет. Асыл металдар мен құнды қағаздарға арналған голограмма жасау жобасының келесі деңгейі – коммерцияландыру. Ары қарай осы бағыттағы конкурстарға қатыссақ деген жоспарымыз бар. Одан кейінгі кезең – өнімді нарыққа шығару, – дейді Мұхит Мұратов.

Оның айтуынша, өнертабысқа «Нанобедерлерді тасымалдау технологиясы» деген атаумен мемлекеттік патент алынған. Оны қарастырудың өзіне 1,5 жылға жуық уақыт қажет болыпты. Қазіргі таңда жобаға отандық инвесторлар да қызығушылық танытып отыр. Олардың негізгі талабы – өнімнің өндірістік желісі 100 пайыз дайын болуы қажет. Сондықтан әзірге қолда бар технологияның көмегімен зерттеулер жүргізілуде.

Бірақ коммерцияландырудың да әртүрлі жолдарын қарастырған абзал. Мысалы, осы бағытта қызмет көрсету арқылы немесе осы технологияның қыр-сырын өзгелерге үйрету арқылы нарыққа шығаруға болады. Біріншісі – сервистік, екіншісі – интеллектуалдық өнім ретінде өз тұтынушысын табады деген сенім бар. Осы бағытта қызығушылық танытқан оқу орындары болса өзара ынтымақтастық арқылы ҚазҰУ мамандары тәжірибе алмасуға әзір.

Кәмила ДҮЙСЕН