“Til bilish muhim, lekin uning shunchaki vosita ekanligini unutmaslik kerak” – Singapurda PhD yoqlagan o‘zbek olimi

NUS fizika fakultetida PhDʼga qabul qilinish talablari (PhD Qualifying Examinations) 3 ta – birinchi sizdan fizikaning deyarli hamma yo‘nalishi bo‘yicha yozma imtihon olinadi. Bakalavr bilimingiz tekshiriladi. Ikkinchi qismda birinchi 2 yil ichida siz 6 ta yuqori bosqich kurslarida qoniqarli baholarga o‘qishingiz kerak. 2 yil ichida tezis komissiyasiga ilmiy ishingizni taqdimot qilasiz va savol-javobdan o‘tasiz. Ular sizning ilmiy ishingizni noyob, muhim va sizni shu ish mohiyatini tushunadi, deb topsa, shundan keyin siz PhDʼga to‘liq qabul qilinasiz.

PhD uchun grant haqida

Grant 4+1 tizimida beriladi, ya’ni 4 yil uchun barcha xarajatlarni to‘lab beradi, qo‘shimcha 1 yilda grant to‘xtaydi. Shu sababli ko‘pchilik 4 yilda PhDʼni tugatishga urinadi.

Har xil grantlar bor. Buni Singapur moliyalashtiradi, har bitta fakultetga bir semestrda 5-10 ta grant ajratiladi. Nima uchun buni qiladi? Singapur innovatsiyaga qurilgan, bu yerda tabiiy boyliklar, hech narsa yo‘q. Shuning uchun Singapur ilmga pul tikadi. Universitetning obro‘sini ham ilmiy salohiyat, ya’ni tadqiqotlar ko‘taradi. Grantlarni yutish, albatta, oson emas, juda raqobatdosh bo‘lish kerak shuning uchun. 

“Ilmiy ishimda nanomateriallarni o‘rgandim”

Men nanomateriallardagi jarayonlarni o‘rganaman. 1 metrni bilamiz, 1 metrni ming qismga bo‘lsak, har bir qismi 1 millimetr bo‘ladi. 1 metrni millionga bo‘lsak, bunda 1 mikrometr bo‘ladi. Ko‘z oldimizga keltirishimiz uchun: bir tola soch 100 mikrometr atrofida bo‘ladi. Endi 1 mikrometrni yana mingga bo‘lsak, ya’ni metrni mlrd (109)ga bo‘lsak, nano (10-9 m)ga boramiz.

Nima uchun bu muhim? Atrofingizga qarasangiz, hamma joyda nanotexnologiya. Masalan, elektronika, barcha elektronikaning asosida chiplar bor. Chipning ichiga kirsangiz, unda tranzistorlar mavjud. Iphone 11, 12, 15 – texnologiyalar rivojlanib ketyapti, har yangi versiyasi yaxshiroq. 1950 yilga qarasangiz, bitta kompyuter uy kattaligida bo‘lgan. Hozir bizning qo‘limizdagi smartfonimiz o‘sha kompyuterdan ancha kuchliroq. Biz mikrochiplar ichiga ko‘proq tranzistorlar bo‘lishi uchun tranzistorlarni davomiy kichraytiryapmiz. Bu degani o‘sha chip yaxshiroq yoki “aqlliroq” bo‘ladi. Har bitta tranzistor – bitta 0 yoki 1 amal, qancha ko‘p tranzistor chipda bo‘lsa, kompyuter yoki telefonning “miyasi” yaxshiroq bo‘ladi.

“Tranzistorlarni yanada kichraytirish – eng dolzarb muammo”

Nanomateriallardan qanaqadir kichkina narsalar yasaymiz, shuni nanostruktura deb ataymiz. Dunyodagi eng murakkab jarayon bu o‘sha chiplarni ishlab chiqarish, bundan murakkab jarayon hozircha yo‘q. Tranzistorlarni ishlab chiqarishda, kichraytirishda juda katta muammo, qiyinchiliklar bor. Chunki biz allaqachon o‘ta kichik – atom o‘lchamiga yaqinlashyapmiz. Qanaqa kichik daraja haqida gapiryapmiz? Masalan, 1 nanometr bu – inson DNAʼsi yarmining o‘lchami desak, bu 5 ta atomni bir chiziqda qo‘ysangiz, o‘sha o‘lchamga yaqinlashib qoladi. Endi biz Iphoneʼdagi chip uchun 10 nanometrdan kichik o‘lchamlardagi nanostrukturalarni yasash haqida gapiryapmiz. Shu jarayonlarda juda katta qiyinchiliklar bor. Ya’ni kichraytirib boraverganda yo material yo arxitektura o‘zgartiriladi. Bu o‘lchamlarda materiallar o‘zini boshqacha tutadi, kvant hodisalari yuzaga chiqa boshlaydi yoki kichraytirganda tranzistordagi muammolar kvant fizikasi orqali tushuntiriladi. Agar materialni o‘zgartiradigan bo‘lsak, ishlab chiqarishda yangi protsesslar yaratishimiz kerak. Bu ko‘p ilmiy tadqiqotlar talab qiladi. Arxitekturani o‘zgartirish ham katta masala. Mening doktorlik ishim shu “kichraytirish” jarayonidagi ba’zi muammolarni yechishni o‘z ichiga oladi.

Shu o‘ta kichkina nanostrukturalarni yasashda 2 xil metod bor. Birinchisi, kattaroq materialdan atomlarni bitta bitta olib, o‘ta kichik narsa yasaymiz. Ikkinchi yo‘li atomlarni bir biriga qo‘ysak ham kichik narsa yasashimiz mumkin. Mana shu 2 ta usul qo‘llanadi. Mening tezisimning bir qismi shu: kattaroq nanostrukturadan kichkinaroq nanostrukturani o‘ta yuqori aniqlikda yasash va o‘sha jarayonni boshqara olish. Boshqasi atomni bir biriga qo‘yib, nanoelektronikaga oid o‘ta kichik nanostrukturalar yasash. Asosan doktorlik ishimda dunyodagi mashhur R&D markazlardan biri – IMEC (Belgiya kompaniyasi) bilan hamkorlikda qilingan. Hozirda industriyada duch kelinayotgan muammolarni yechishga harakat qilganmiz. Masalan, TSMC kompaniyasi dunyodagi 60 foiz chipni ishlab chiqarishi mumkin, lekin muammolar juda o‘xshash.

 “Atrofimizda butunlay turg‘un narsa yo‘q, atomlar doim harakatda”

Olimlar ideal sistemalarni yoqtirishadi, chunki bu sistemalarni o‘rganish ancha osonroq. Mening tadqiqotimda eng muhim jihat – nanomateriallarni ideal holatda o‘rganish emas, ularni haqiqiy biz bilgan muhitlar (suyuqlik, gaz yoki yuqori harorat)da real vaqtda atom o‘lchamida o‘rganish. Tabiatda hamma narsa o‘zgaruvchan, masalan, suvda qandaydir molekulalar, zarralar harakatda yoki o‘simliklarda fotosintez jarayonlari. Hammasi dinamik. Birortasi barqaror emas. Agar biz haqiqiy jarayonlarni o‘rganmoqchi bo‘lsak, o‘sha materiallarni o‘zgaruvchan muhitga qo‘yib o‘rganishimiz kerak. Bu muhit suyuqlikning ichida, gazning ichida, yuqori haroratda bo‘lishi mumkin; real sharoitlarda atom o‘lchamlarida materiallarni va ulardagi jarayonlarni o‘rganishimiz bu – bizga noyob, yaxshiroq yangi materiallar yaratish imkonini beradi va bu energiya, nanotexnologiya, meditsina va boshqa sohalarning yanada rivojlanishi uchun fundamental hisoblanadi. Masalan, keyingi avlod batareyalar, sensorlar, chiplar, kasalliklarni davolash barchasi shu tadqiqotlarga bog‘liq. Ha, biz atom darajasigacha tushib, o‘sha materialni o‘rganib, uni biz o‘zimiz xohlagandek boshqarishga harakat qilamiz. Shu eng muhim joyi. Bu uchun biz atomni qanday ko‘ramiz? Atomni ko‘rish qiyin, yorug‘lik ishlatib narsalarni 20 yoki 50 martagacha kattalashtirib ko‘rishimiz mumkin. Ammo biz materiallarni million marta kattalashtirishimiz kerak va buning uchun elektron mikroskoplar ixtiro qilingan. Biz yorug‘lik nuri o‘rniga elektronlar oqimini ishlatamiz va bu atomni ko‘rish imkonini beradi.

“Eng muhimi – atom o‘lchamida nima sodir bo‘lishini tushunish va jarayonni boshqara olish”

Atom – eng kichik o‘lcham. Materialda atom o‘lchamida nima sodir bo‘layotganini tushunsak, bu ilm sodir bo‘layotgan fizik va kimyoviy jarayonlarni boshqarish imkoniyatini beradi, keyin biz material xossalarini o‘zgartira olamiz va biz yangi noyob xossalarga ega materiallar yaratamiz.

Mashinalarda konverter degan narsa bor. Motordan CO gaz chiqadi, bu juda xavfli inson hayoti uchun. Shu konverterdagi nanozarrachalar tufayli, kimyoviy reaksiyalar orqali shu CO zararsiz CO2 bo‘lib chiqib ketadi. Shu yerda ham nanozarrachalar ishlatiladi. O‘sha yerda nima bo‘lyapti, degan savolga javob berish qiyin. Biz faqat nazariy jihatdan mana bunday jarayonlar bo‘lyapti, deyishimiz mumkin, ammo ko‘rolmaganmiz. Hozirda shu jarayonlarni ko‘rib o‘rgana olamiz. Shu oddiy misol ham fanning ancha ildamlaganini ko‘rsatadi.

“Ilmiy ishim yarimo‘tkazgichlar sanoatidagi ba’zi muammolarga yechim taklif etadi”

Yarimo‘tkazgichlar industriyasi uzoq vaqtni ko‘zlaydi. Ya’ni keyingi 5, 15, 20 yilda bizning nanoelektronika yo‘nalishi qayerda bo‘lishi kerakligi haqida yo‘l xaritasi bor. O‘sha yo‘l xaritasida qo‘yilgan maqsadlarga erishish uchun qiyinchiliklar bor. Yangi materiallar uchun jarayonlarni optimallashtirish kerak. Shu holatlarda ularda muammolar vujudga keladi.

Bizning topilmalarimiz bor, ular sanoatda qo‘llanishi mumkin, albatta. Chip ishlab chiqarish bu katta sanoat va unda birdaniga ko‘p narsani o‘zgartirib bo‘lmaydi. Qaysidir darajada, qachondir o‘zgartirish mumkin. Tadqiqotchi sifatida biz yechimlarni aytamiz, sanoat qaysini tanlaydi, o‘zi hal qiladi.

“Covid bergan dars: chiplar xavfsizlik masalasi”

Chiplarni birorta davlat boshidan oxirigacha o‘zi ishlab chiqara olmaydi. Bir uskunasi Germaniyadan chiqadi, ishlab chiqarish esa Tayvanda va hokazo. Zanjir kabi davlatlar chip ishlab chiqarishda bir-biriga bog‘liq. Covid’da chegaralar yopildi va “zanjir” uzildi. Odamlar uyiga kirdi va elektronika sotib olish hajmi oshdi. Kompaniyalar odatdagidek ishlab turgandi, odamlar uyda o‘tirganda elektronikaga talab juda oshdi, chiplarni yetkazib berish qiyinlashdi. Keyin ular zavodni kengaytirdi, ishlab chiqarishni oshirdi. Covid’dan keyin bu to‘lqin pasaydi, chunki bozor ancha to‘yingandi. Covid davlatlarga dars bo‘ldiki, chiplar xavfsizlik masalasi. Ular hamma joyda ishlatiladi – ham iqtisodiy va ham siyosiy ahamiyatga ega. Favqulodda holatlarda chip xavfsizligi davlatlar uchun o‘ta muhim jihat ekanini Covid qaysidir darajada ko‘rsatdi. Amerika 65 milliard dollardan ortiq sarflab hozirda Tayvandagi TSMC kompaniyasi bilan hamkorlikda o‘zida zavodlar qurishni boshlab yubordi. Yevropa, Xitoy ham yarimo‘tkazgichlar sohasini yaxshilash uchun milliardlab dollar pul ajratyapti.

“Amerikada yangi ilmiy faoliyatimni boshlayman”

Yaqinda Amerikada Northwestern Universitetida tadqiqotchi bo‘lib ish faoliyatimni boshlayman. Hozircha bir muddat o‘sha yerda bo‘laman. U yerda ilmiy yo‘nalishim ozroq o‘zgaradi – energiya, sanoat jarayonlarining atrof-muhitga ta’sirini kamaytirish, kimyoviy ishlab chiqarishga aloqador muammolar ustida tadqiqotlar olib boraman. Qiziqarli lekin juda katta muammolar ustida ishlaymiz.

“Grafitni olmosga aylantirish mumkin, qachonki…”

O‘zbekistonda ilm sohasida potensial yuqori, lekin shunchaki potensial hech narsani anglatmaydi, agar to‘g‘ri yo‘nalishda ishlanmasa. Masalan, grafit o‘zi arzon va deyarli hamma joyda topiladi. Lekin to‘g‘ri sharoitda unga to‘g‘ri ishlov berilsa, uni olmosga aylantirish mumkin. Demak, to‘g‘ri yo‘nalish, to‘g‘ri sharoit kerak. O‘zbekistonda matematika, fizika yo‘nalishlarida menimcha, Milliy universitet eng yaxshisi. Lekin bu nisbiy albatta. Agar biz dunyoda taraqqiy topgan mamlakatlar qatoriga kirishni istasak, bizning universitetlar butun dunyoda raqobatdosh kadrlar tayyorlashi kerak, ayniqsa STEM yo‘nalishlarida. Buning uchun ta’limda raqobat bo‘lishi kerak. Mamlakat taraqqiyotining poydevorida zo‘r ta’lim tizimi yotadi. Aytgan bo‘lardimki, yoshlarimiz nimani, qaysi yo‘nalishda o‘qimasin unda eng zo‘ri bo‘lishga harakat qilishi kerak. Yana, til bilish muhim, lekin u hamma narsa emas. U – shunchaki vosita. Imkoniyatlar juda ko‘p, shu imkoniyatlarga tayyor bo‘lish va yo‘nalishni to‘g‘ri tanlash muhim.

Madina Ochilova suhbatlashdi.