Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nano kelimesi milimetre veya santimetre gibi belirli bir büyüklüğü tanımlamak için kullanılır; bir nanometre bir metrenin milyarda birine veya bir milimetrenin milyonda birine eşit bir ölçü birimidir. Nano ölçeğini göz önüne getirmek için düşünelim: 1 metreyi (mesela bir masanın kenar uzunluğu) bine bölünce 1 milimetreyi (cetveldeki en küçük aralık) elde edilir. Bunu bine bölünce 1 mikrona inilir. Onu da bine bölünce nanometreye ulaşmış olunur. Nano parçacık 1 ila 100 nanometre boyutundaki tek bir madde parçacığını ifade eder. Çıplak göz ile görülemez ancak işin enteresan yanı alışılmış mikroskoplarla da görülemeyecek kadar küçük parçalardır.

Nanoteknolojinin Tarihsel Süreci

Günümüze kadar neredeyse her gün, her saat, Nanoteknoloji konusunda bir çok önemli gelişmeler için çalışmalar yapılmıştır;

1960'lı Yıllar - Feynman

Nanoteknoloji vizyonunun ortaya çıkışını, 1959 senesinde fizikçi Richard Feynman’ın “malzeme ve cihazların moleküler boyutlarda üretilmesi ile başarılabilecekler” üzerine yaptığı ünlü konuşmasına kadar dayandırabiliriz, (There is Plenty of Room at the Bottom). Bu konuşmasında Feynman minyatürize edilmiş enstrümanlar ile nano binaların ölçülebileceği ve yeni hedefler doğrultusunda kullanılabileceğinin altını çizmiştir.

1980'li Yıllar - Uygun Mikroskopların Geliştirilmesi

Araştırmacıların daha küçük boyutlarda çalışmaya başlamasıyla beraber pek çok problem de ortaya çıkmaya başlamıştır. Boyutlar küçüldükçe, yapılan yapmış olduğu çalışmalar izlemek zorlaşmıştır. 1981 senesinde IBM tarafından yeni bir mikroskop türü “Scanning Tunneling Microspcope” (STM) geliştirildi. Bu önemli ilerlemede pay sahibi olan araştırmacılar bu buluşları ile 1986’da Nobel Fizik ödülünü aldılar. Aynı zamanlarda STM mikroskopunun bir türevi olan “Atomic Force Microscope” (AFM) geliştirildi. Feynman’ın bahsetmiş olduğu enstrümanların (scanning electron microscope, atomic force microscope, near field microscope vb.) 1980’lerde geliştirilmesi ve eşzamanlı olarak gelişen bilgisayar kapasiteleriyle nano skalasında ölçüm ve modelleme yapılması mümkün olmuştur.

1990’lı Yıllar - Fullerene-Karbon Nanotüpler-Drexler

1990’ların başında Rice Üniversitesinde Richard Smalley öncülüğündeki araştırmacılar 60 karbon atomunun simetrik biçimde sıralanmasıyla elde edilen futbol topu biçimindeki “fullerene” molekülleri geliştirildi. Elde edilen molekül 1 nanometre büyüklüğünde ve çelikten daha kuvvetli, plastikten daha hafif, elektrik ve ısı geçirgen bir yapıya sahipti. Bu araştırmacılar 1996 senesinde Nobel Kimya ödülünü aldılar. 1991 senesinde Japon NEC firması araştırmacılarından birinin, Sumio Iijima’nın, karbon nano tüpleri bulduğunu duyurdu. Karbon nano tüpler, fullerene molekülünün esnetilmiş bir biçimi olup benzer şekilde önemli özelliklere sahipti; çelikten 100 kat daha kuvvetli ve ağırlığı çeliğin ağırlığının 6’da 1’i kadardı.

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

90’larda ayrıca Feynman’in fikirleri Eric Drexler tarafından yazılan kitapta (“Engines of Creation”) geliştirildi. Drexler’ın fikirleri şüpheyle karşılanmasına karşın 1992 senesinde yayınlamış olduğu kitabında (“Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation”) genel kavram ve fikirlerini detaylı analiz ve tasarımlar ile detaylı olarak anlatmıştır.

2000’li Seneler - Yarış Başlıyor

1999 senesinde Amerika’de Bill Clinton hükümeti nanoteknoloji alanında sürdürülen araştırma, geliştirme ve ticarileştirme faaliyetlerinin hızını artırma amacını taşıyan ilk fotoğrafı hükümet programını, Ulusal Nanoteknoloji Adımını (National Nanotechnology Initiative) başlattı. 2001 senesinde Avrupa Birliği, Çerçeve Programına Nanoteknoloji yapmış olduğu çalışmalarını öncelikli alan olarak dahil etti. Japonya, Tayvan, Singapur, Çin, İsrail ve İsviçre benzer programlar başlatarak 21. Yüzyılın ilk global teknoloji yarışında önlerde yer almak için yapmış olduğu çalışmalarna hız verdi.

Zaman Çizelgesi

  • 1959: Richard Feynman meşhur konuşmasını yaptı.
  • 1974: Aviram ve Seiden ilk moleküler elektronik aygıt için patent aldı.
  • 1981: G. K. Binnig ve H. Rohrer atomları tek tek görüntüleyebilmek için STM’yi icat ettiler.
  • 1985: R. Curl Jr., H. Kroto R. Smalley C₆’ı keşfettiler. 1986: G. K . Binnig, C. F. Quate, C. Gerber AFM’yi icat ettiler.
  • 1986: K. E. Drexler ‘Engines of Creation’ kitabını yayınladı (moleküler nanoteknolojinin fikri).
  • 1987: İletkenliğin kuantum özelliği ilk defa gözlendi.
  • 1987: T. A. Fulton ve G. J. Dolan ilk defa tek elektron transistörü yaptı.
  • 1988:W. De Grado ve ekibi ilk defa suni protein yaptılar.
  • 1989: IBM (Zurich)’de 35 Xe atomundan IBM yazısı yazıldı.
  • 1991: Lijima çok duvarlı karbon nanotüpleri keşfetti.
  • 1993: Lijima ve Berhune tek duvarlı karbon nanotüpleri keşfetti.
  • 1993: Rice Üniversitesi’nde (ABD) ilk ‘nanoteknoloji’ laboratuvarı kuruldu.
  • 1997: N. Seeman ilk defa DNA molekülü kullanarak nanomekanik aygıt yaptı. 1997: İlk defa nanotüp kullanarak elektrik akımı ölçüldü.
  • 1998: C. Dekker ve ekibi TUBEFET yaptı.
  • 1999: M. Reed ve J. M. Tour ilk defa tek organik molekül ile elektronik anahtar yaptı.
  • 2000: ABD’de ilk defa nanoteknoloji araştırmaları için 422 Milyon $ kaynak ayrıldı.
  • 2001: İlk defa nanotüplerden transistör ve mantık devreleri yapıldı.
  • 2001: ZnO nanotel laseri yapıldı.
  • 2002: Süperörgü nanoteller yapıldı.
  • 2005: İlk dört tekerlekli nano araba modeli hareket ettirildi.

Nanoteknoloji Nerelerde Kullanılır?

Nanoteknolojinin alanı bir hayli geniştir ve genişlemektedir. Günümüzde fizik, kimya, biyoloji,bilgisayar,malzeme bilimi,elektronik gibi alanlarda kullanımının yanında, tıp alanında da bir hayli çarpıcı gelişmelere imkan sağlamaya başlamıştır.Gelişmekte olan bir teknolojidir,kısıtlı sayıda uygulamaları olsa da gelecek adına çok daha geniş yelpazelere yayılacağı ortadadır .Bu teknolojiyle üretilebilecek pek çok mikroskobik aygıtlar belki de damarlarımızda dolaşacak ve birer profesyonel gibi tedavi sağlayacaklardır. Nano boyuta sahip binaların fiziksel özelliklerini anlaşılması ile yeni bir nanoskopik dünya ile bir köprü kurulabilir.
Nanomateryallerin üretimi ile beraber çok daha dayanıklı ulaşım araçları ve kirlenmeyen, paslanmayan eşyalar; hatta kendi kendisini temizleyen kıyafetler üretilebilecektir.

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Gelecekte en büyük problemlerden biri olacak olan kullanılabilir su kaynakları da, bu teknoloji ile kendini yenileyebilecektir. Belki de yakın bir tarih boyunca insan vücudunda çalışabilecek biyolojik ve farmokolojik bilgisayarlar bu biçimde üretilebilir. Nanoteknoloji için, çağımızın anahtar teknolojisi olduğunu söyleyebiliriz.

Malzeme ve İmalatı

Nanoteknoloji, gelecekte yapılması düşünülen malzeme ve aygıt üretim yöntemlerinin değişmesini, nano ölçekte işlevi olan malzeme ve aygıtların mikroskobik boyutta malzeme içerisine yerleştirilmesini ve bunların bol miktarda hatasız üretilmesi için yeni yöntemlerin geliştirilmesini gerekli kılmaktadır. Nano ölçekte daha hafif, daha sağlam, programlanabilir malzemeler olması, daha az malzeme kullanım, üretim safhasında daha az enerji gereksinimi ve artık malzeme üretmemesi gibi avantajlar nano imalatta önemli hususlardır.

Nanoelektronik ve Bilgisayar Teknolojisi

Nano ölçekte elektronik devre elemanlarının üretilmesiyle bilgisayarların mimari tasarımında da değişiklikler meydana gelecektir. Nano ölçekteki devre elemanları daha az enerjiyle üretildiğinden, bu bilgisayarlar daha küçük, hız ve kapasite bakımından daha büyük olacaklardır.

Havacılık ve Uzay Çalışmaları

Nano yapılı malzemeler daha hafif, daha sağlam, sıcağa karşı daha dayanıklı olmaları nedeniyle roket ve uzay istasyonlarının yapımında önemli olmaktadır. Muhtemel uygulamalar; az enerji gerektiren, radyasyona karşı dayanıklı, yüksek verimli bilgisayarların yapımı mikroölçekteki uzay araçlarında kullanılabilecek nano ölçekte aletler, nano yapılı algılayıcılar ve nano elektronik ile desteklenen uçuş sistemleri yapımı, ısıya dayanıklı nano yapılı kaplama malzemeleri olabilir.

Tıp ve Sağlık

Proteinler, protein kompleksleri, dokular, kromozomlar, lipitler, karbonhidratlar, nano ölçekteki malzemelere örneğin gösterilebilir. Nano ölçekteki aygıtlar sayesinde hastalıkların teşhisi ve tedavisinde yeni yöntemler geliştirilecektir. Bu sayede hasar görmüş sinir hücreleri onarılabilecek, hastalıklı yapılar yok edilebilecektir.

Çevre ve Enerji

Yakın bir zaman içinde, insanlığın temel sorunları sıralamasında 1. Sırada enerji, 4. Sırada çevre yer alacaktır. Nanoteknolojinin, enerjinin verimli kullanılmasında, depolanmasında ve üretilmesinde uygulama alanları vardır. Nanoteknolojik olarak üretilen otomobiller, daha az yakıt harcayacağı için çevreyi az kirletecek ve ekonomik olacaktır. H depolama ile hidrojen enerjisiyle çalışan otomobiller kullanılacak, neticesinde da doğa dostu yakıt tüketimi gerçekleşecektir. Ayrıca, insanlığın temel sorunlarının 2. Sırasında su yer almaktadır. Nano filtreler sayesinde, temiz su eldesi mümkün olabilecektir.

Biyoloji ve Tarım

Biyosentezleme ve biyoişleme yeni kimyasal ve ecza malzemeleri sağlayabilir. Biyolojik yapıtaşlarının suni malzemelerin ve aygıtların içerisine yerleştirilmesiyle biyolojik işlev ve başka istenilen özelliklerinde malzemeler üretilebilir. Tarımda da nanoteknolojinin kullanıldığı alanlar vardır. Örneğin bitkileri böceklere karşı korumak için moleküler düzeyde kimyasalların geliştirilmesi; hayvanlar ve bitkilerin genlerinin, hayvanlar için ilaçların, DNA testleri için nano ölçekte kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi sağlanabilir..

Savunma

Nanomalzemelerden yapılmış bazı aygıtlar daha hafif ve daha sağlam, daha uzun ömürlü olabilir, nano algılayıcılar ile zararlı gazlar ve radyoaktif serpinti tespit edilebilir, nano ve mikro mekanik aygıtların birleştirilmesi ile nükleer savunma sistemleri kontrol edilebilir. Nanoteknoloji ürünü tekstil malzemeleriyle akıllı giyecekler yapılabilir. Akıllı giyecekler ile ‘süper asker’ modeli oluşturulabilir. Askerin üstünde giydiği akıllı üniforma; lazer silahıyla nişan aldığında haber verecek, enerjiye ihtiyacı olduğunda güneş pili gibi çalışacak, zehirli biyolojik ve kimyasal gazları tespit edebilecek ve gece karanlığında kendi askeri tarafından tanınabilecek, ama hemde çok hafif olacaktır.

Bilim ve Eğitim

Nanoteknoloji disiplinler arası bir alandır. Fizik, kimya, biyoloji gibi temel bilimler ile malzeme, elektronik, kimya, makine, bilgisayar mühendisliği gibi uygulamalı bilimlerin ortak alanına nanoteknoloji girmektedir. Bu sebeple, eğitim programlarında bu gelişmeye uygun olarak yeni düzenlemeler yapılması gerekiyor.

Nanoteknoloji Bir Bilim Dalı mıdır?

Nanoteknolojinin içeriğine geçmeden önce ne olduğunu ortaya koymakta yarar var. Bunun bir bilimsel terim olup olmadığına dair bilim çevrelerinde ciddi tartışmalar bulunuyor. Nanoteknoloji gerçekten de bir bilim dalı mı, öyleyse ondan gerçek bir terim olarak bahsetmek mümkün mü? Bu konu da kesin cevaplara rastlamak henüz mümkün değil. Çünkü bilim adamları da bu yeni gelişen sahanın nasıl evrileceği hakkında somut bir ön görüye sahip değil. Fakat bu teknolojinin çağımızda ulaştığı seviye üzerinden bazı çıkarımlar yapmak mümkün. Tartışmaları bir kenara bırakırsak, nanoteknolojinin en azından bir alan, hem de önemli bir alan olduğunu söyleyebiliriz.

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nanoteknolojinin Geleceği Nedir?

Dünyanın her yerindeki mühendisler, nanoteknoloji için heyecan içerisindeler. ABD Birleşik Devletleri’nin önde gelen araştırma enstitülerinden Los Alamos National Laboratory bu konu da şu açıklamayı yaptı: “ Yeni nanoteknoloji konsepti öylesine geniş bir alana yayılmış halde ki, teknoloji ve bilimin hemen her alanını, öngörülemez bir biçimde etkileyecek gibi görünüyor. Nanoteknolojinin toplum üstündeki toplam etkisi ise, bu yüzyılda keşfedilen silikon devreler, tıbbi görüntüleme, bilgisayar destekli mühendislik ve insan yapımı polimerlerin ortaya çıkardığından daha fazla olacaktır.” Bu açıklama bir hayli dikkat çekici zira, 21. Yüzyılın nanoteknolojisi, geçen yüzyılda ortaya çıkan tüm önemli teknolojik gelişmelerden daha önemli bir noktada konumlandırılıyor.

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nanoteknoloji yepyeni ufuklar açan bir dünya gibi görünse de, çözüme kavuşturulmasına gerekli olan pek çok endişe de bulunuyor. Bazıları, nano ölçekteki organizmaların veya makinelerin insanların hayatını veya doğal yaşamı olumsuz etkileyebileceği endişelerini dile getiriyor. Öncelikle bu küçük parçalar, insan sağlığı için zehirli olabilir. Kimse bu yeni nano parçacıkların ve nanomateryallerin zararlı etkilerini tam olarak bilmiyor. Kimyasal tarım ilaçları kullanılmaya başlandığı dönem olan 20. Yüzyıl başlarında, bu ilaçların da insan sağlığına zararlı olduğu bilinmiyordu. Ancak 1960’lı ve 70’li yıllara gelindiğinde gerçek ortaya çıkmıştı. Aynı durum nanoteknolojide de yaşanılabilir mi sorusu bu sebeple akıllarda yerini koruyor.

Nano teknoloji ile alakalı en büyük kabus olan “gray goo” problemi, öncelikle Eric Drexler tarafından dikkatlere sunuldu. İyi niyetli dahi olsa insanlarca yaratılan nanobotlar, atmosfere dağılarak önlerine çıkan her şeyi yiyip sona erdirir ve geriye yalnızca “gray goo” adı verilen yığın kalırsa ne olacak? Drexler daha sonra bu iddiasından vaz geçse de, insanlar halen tam olarak anlayamadığımız dünyalarla uğraşmamamız gerektiğini düşünüyor. Öte yandan bu mantığı sahiplenmiş olsaydık, bugüne dek hiçbir icat hayat bulamaz, hiçbir ilaç geliştirilemez, nakliyat, tarım ve eğitim yerinde sayardı. Biz de halen taş devrinde yaşıyor olurduk. Buradaki asıl soru: Nanoteknolojinin bizlere sunabileceği faydaların, potansiyel riskleri göze alabileceğimiz kadar kıymetli olup olmadıklarıdır. Bu sorunun cevabı, nanoteknolojinin geleceğinin rüya mı kabus mu olacağına karar verecek.

Nanoteknolojinin Yararları Nelerdir?

  • Daha az maliyetle, daha çok üretim sağlarsınız.
  • Enerji kaynaklarından elde edeceğiniz tasarruf ile enerji maliyetlerini düşürürsünüz.
  • Üretim süreçlerini kısaltarak zaman ve maliyet kaybını önler, rekabet gücünüzü artırırsınız.
  • Teknolojik yarışta geri kalmaz, öne geçersiniz.
  • Nanoteknoloji yaşam kalitenizin yükselmesini sağlar.
  • Ürün kalitenizi yükseltirsiniz.
  • Üretiminizle, insanların hayat standartlarını ve niteliğini yükseltir, sağlıklı ve daha güvenilir bir hayat sunarsınız.
  • Ulusal gelir düzeyinin yükselmesinde önemli bir rol üstlenirsiniz.
  • 4. Sanayi Devrimi’ni ülkemizde ilk uygulayan kuruluşlardan birisi olarak, yenilikçi, devrimci ve atılımcı üretime dair örnek oluşturursunuz.

Nanoteknoloji Hayatı Nasıl Değiştirecek?

Arabanız değişik ihtiyaçlarınız için şekil değiştirebilecek. Görünmez bir el buzdolabından meşrubat şişenizi size getirecek. Tıpkı faks cihazının bu gün bir belgeyi basması gibi her türlü tüketim maddesini üreten “Madde faksı” cihazınız olacak. Mikrodalga fırınınız leziz yemekler yapabilecek. Tabağınız, elbiseleriniz ve eviniz kendi kendisini temizleyebilecek.

Medikal nanoteknoloji alanında sanal olarak hastalıkların önüne geçilecek, moleküler düzeyde hücreleriniz tamir edilecek ve yaşlanma yavaşlatılacak. 50 yaşındayken kendinizi 25 yaşında hissedeceksiniz. Bir süper bilgisayar tarafından kontrol edilen ve vücudumuzun yapay bağışıklık sistemini oluşturacak nanorobot ordularının üretilmesi ile nüfuz edilemez bir bağışıklık sisteminiz olacak ve AIDS, EBOLA hatta nezle virüsleri size etki edemeyecek.

Ana arterlerinizde ve daha küçük damarlarınızda gezinen mini robotları düşünün. Vücudunuza bir defa zerk edildikten sonra çalışmaya programlanan nanorobot sürüleri kan dolaşımı ile (damarları otoyol, kanı taşıt olarak kullanarak) istenen bölgelere gidip hep birlikte hasar görmüş bir organı ya da dokuyu tamir edebilecek, tıkanan damarları açabilecek ya da hastalıklı hücreleri tahrip edebilecekler. Artık kalp krizi riskinden, enfeksiyona bağlı hastalıklara kadar pek çok rahatsızlıktan kurtulacaksınız.

Vücuda zerk edilecek programlanabilir makinelerin kullanımları sonsuz olabilir. Hatta vücuda ek bir bağışıklık sistemi de kazandırabilirler. Hedef hücrelerin fonksiyonları programlandığında, mesela grip virüslerine saldırabilir ve bünye hasta olmadan virüs istilasını durdurabilirler.

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nano Ölçekte Çalışma

Ortalama bir insan parmağı milyonlarca nano metre uzunluğunda olduğundan, çıplak elle atomları tutmaya ve taşımaya çalışmanın bir anlamı yoktur. Bu kilometrelerce uzunlukta bir çatalla yemek yemeye çalışmak gibi bir iş olur. Neyseki, bilim adamları şaşırtıcı bir icat olan elektron mikroskobunu geliştirmeyi başardı. Bu mikroskop sayesinde nano ölçekteci cisimleri görebiliyor ve manipüle edebiliyoruz. Bu elektron mikroskoplarına Atomik Güç Mikroskopları (atomic force microscopes (AFMs)), tarama probu mikroskopları (scanning probe microscopes (SPMs)) ve taramalı tünel mikroskopları (scanning tunneling microscopes (STMs)) adı verilmekte.

Elektron mikroskobunun temel çalışma prensibi, ışık huzmesi göndererek görülmesi mümkün olmayacak kadar küçük parçaları görmek için elektron hüzmeleri göndermektir. Nanoskopik mikroskop ise daha da küçük maddeleri görmek için elektronik ve quantum etkilerini kullanır. Bu tür mikroskopların ucunda küçük bir de probe bulunmaktadır. Bu probe sayesinde Lego tuğlaları gibi atomlar ile oynanabilir ve istenen şekilde hizalanabilir. 1989 senesinde, IBM’de görev yapan araştırmacı Don Eigler, bu tür bir mikroskop kullanarak atomları I-B-M yazacak şekilde dizmeyi başardı. Başka bilim adamları da, aynı yöntemi nano ölçekte gitar, kitap ve benzeri şeylerin fotğraflarını oluşturacak biçimde dizmeyi başardı. Bu uğraşlar aslen insanları nanoteknolojinin gücü ile etkilemeyi hedefleyen boş uğraşlar olarak görülebilir. Öte yandan bu çalışmalar dışında da pek çok yararlı girişim tarihe geçmeyi başardı.

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nano Materyaller Nelerdir?

Hali hazırda nano teknolojiyi kullanıyor olabilirsiniz. Belki nanoteknolojiye sahip pantolon veya ayakkabı giyiyorsunuz, belki gece nano teknoloji ile üretilen çarşaflarda yatıyorsunuz, belki de seyahatlerinizde nano teknolojili valiz ile yolculuk ediyorsunuz. Tüm bu ürünlerin kumaşları nano ölçekte kaplanıyor. Üst katmandaki bu minik katman sayesinde kir altlara geçemiyor ve alttaki katmanlar temiz kalıyor. Bazı güneş kremleri de nano teknolojiyi aynı mantıkla kullanıyor. Bu ürünler cildinizin üstünde nano ölçekte titanyum dioksit ve çinko oksit katmanı oluşturarak güneşin zararlı ışınlarını engelliyor.Nano kaplamalar, arabaların tamponlarını korumak, paslanma önleyici boyalar üretmek ve benzeri şeyler için de kullanılmaktadır.

Karbon nanotubeler nano materyaller arasında en dikkat çekenleridir. Bu çubuk şeklindeki karbon molekülleri, yaklaşık bir nanometre genişliğide. İçleri boş olsa da, bu çubukların yüksek yoğunluktaki yapısı, onları bir hayli sert bir hale getirdiği gibi, hemen her şeyin içerisinde de kullanılabilir olmasına izin veriyor. Yakın zaman önce NASA’da görev yapan bilim adamları, dünya yüzeyinden uzaya yapılabilecek bir asansör sisteminde bu karbon nanotubelerin kullanılabileceğini belirtti. İnsanlar ve gerekli malzemeler bu karbon nanotube asansör sayesinde yavaşça uzaya çıkarılıp indirilebilir. Üstelik bu sayede uzaya roket fırlatmak için harcanan para ve zamandan da tasarruf edilebilir.

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nano Çipler

Nano teknolojinin hemen herkes tarafından kullanılmakta olan uygulama alanı da mikro elektroniktir. Bu tanımdaki “mikro” kelimesi, bilgisayarlar tarafından kullanılan mikroskopik ölçekteki çipleri temsil eder. 1970’li senelerde hayatımıza giren mikroçip kavramı, sonraki zamanlarda mühendisler tarafından geliştirilerek kartlar üzerine daha fazla transistör yerleştirilebilmesine ve bu sayede daha küçük, daha hızlı ve daha hesaplı bilgisayar yaratılmasına imkan sağladı. Moore Kanunu adıyla anılan bilişimdeki bu sabit ilerleme, nano teknoloji sayesinde, gelecekte de devam edebilecek. 21. Yüzyılın başlarındaki transistörler yaklaşık 100 ile 200 nanometre ebatlarındayken, yapılan uç deneyler ile boyutlar çok daha küçük bir hal almaya başladı. 1998 senesinde ise, bilim adamları yalnızca bir karbon nanotube ile transistör yapmayı başardı.

Nano teknoloji yalnızca bilgisayarların içindeki çiplerde kullanılmıyor. IPod’lardan akıllı telefonlara, dizüstü bilgisayarlardan televizyonlara, görüntü aktaran hemen her cihaz “Organik Işık Emici Diyot” yani OLEDs teknolojisine geçiş yapıyor. Bu OLEDs teknolojisi de nano ölçekte ince plastik tabakaların oluşturulması ile ortaya çıkıyor

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nano Makineler

Nano teknolojinin en heyecan verici olasılıklarından biri de, tek bir atomdan yola çıkarak dişli, anahtar, pompa veya motor olmak üzere bir hayli küçük makineler yaratabilme fırsatı. Bu nano makineler sayesinde bir gün nano robotlar veya daha fazla kullanılan adlarıyla nanobotlar yaratılması ihtimali bulunuyor. Bu nanobotlar, vücudumuza enjekte edilebilecek kadar küçük ve hasarlı dokuları onarabilecek beceride olabilir. Dahası, bu nanobotlar, kullanılmayan nükleer santrallerin temizliği gibi amaçlarla tehlikeli ve zararlı bölgelere gönderilebilir. Hemen her konu da olduğu gibi, burda da insan doğayı taklit ediyor. Bilim insanları doğada görev yapan sayısız nano makineyi çoktan keşfetti. Örneğin E.Coli adı verilen yaygın bir bakteri türü, yiyeceğe yaklaşmak için kullanmış olduğu ve kamçı görevi gören nanoteknoloji ürünü bir uzantıya sahip.Nano makineler üretmek atnı zamanda moleküler üretim ve moleküler teknoloji adları ile de anılmaktadır.

Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Nano Makineler Nasıl Yapılır?

Makineler, hareketli parçaları, dişlileri ve diğer mekanizmaları olan, bizler için yararlı işler yapabilen aletlerdir. Peki ya bu hareketli parçaları molekül boyutlarında yapmak nasıl mümkün olabilir? Bu aynı bir saati milyonlarca kat küçük bir biçimde yapmaya benzer.

Bahsi geçen boyutlara ulaşmanın bir yolu var. Bazı moleküller düzenli ve simetrik şekillerde olduğundan, pozitif veya negatif herhangi bir yük taşımazlar. Diğer türde moleküller ise bir parça daha az simetrik olduğundan, bir uçları pozitif diğer uçları da negatif yüke sahiptir. Bu tür moleküllere polar molekül denir ve en bilindik örneği şudur. Su pek çok şeye bağlanarak onları temizler, çünkü bir ucu pozitif diğer ucu ise negatif olarak yüklüdür. Bu mantığı, nano makineler inşa etmek için kullanmak da mümkündür.

Bir ucunda pozitif yük olan atom halkalarından meydana gelmiş bir molekül üstünde çalışıldığını düşünün. Şimdi de bu molekülün, iki ucunda da negatif yük bulunan bir çubuğa maruz bırakıldığını hayal edin. Pozitif yüklü halka negatif yüklü taraflardan biri tarafından çekilerek hareket ettirilebilir. Daha sonra biraz enerji verilerek bu pozitif yük tekrar diğer negatif yüklü tarafa hareket ettirilebilir. Bu yöntemle pozitif halka ileri geri veya yukarı aşağı hareket ettirilebilir. Bu fikri genişleterek daha komplike makineler üretilebilir ve ileri geri, yukarı aşağı hareketlerin yanında dairesel ve elektrik motorlarından yapılana benzer hareketler elde etmek mümkündür.

Bu ve benzeri dahice fikirler, 2016 senesinde Kimya alanında Nobel Ödülü kazanan Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart ve Bernard Feringa isimli üç bilim insanı tarafından geliştirildi.