Nanoteknoloji Hakkında Herşey

Nanoteknoloji



Nano kelimesi, Yunanca "nannos" kelimesinden gelir ve "küçük yaşlı adam veya cüce" demektir Günümüzde nano, teknik bir ölçü birimi olarak kullanılır ve herhangi bir birimin milyarda biri anlamını taşır Genellikle metre ile birlikte kullanılır Nanometre, 1 metrenin milyarda biri ölçüsünde bir uzunluğu temsil eder (yaklaşık olarak ardarda dizilmiş 5 ila 10 atom) 

Teknoloji kelimesi ise yine Yunanca "tekhné" ve "logia" kelimelerinin bir araya gelmesiyle oluşur "Tekhné", el işi veya sanat, logia ise bir konunun çalışılması olarak tercüme edilebilir Teknoloji genellikle çevre üzerinde kontrol sağlamak amacıyla araç yaratılması olarak tanımlanır Başka bir anlamla ise teknolojiyi, bilimsel metotların ticari amaçlar için kullanılması olarak yorumlayabiliriz.

Genel Tanım

Nanoteknoloji, çok genel tanımıyla, istisnai şekilde küçük (yaklaşık atom boyutlarında) yapıların ticari bir amaca hizmet edebilecek şekilde düzenlenmesidir Başka şekilde tanımlamak gerekirse: Maddeler üzerinde 100 nanometre ölçeğinden küçük boyutlarda gerçekleştirilen işleme, ölçüm, modelleme ve düzenleme gibi çalışmalar nano-teknoloji çalışmaları olarak nitelenir
Nanoteknoloji maddeyi atomik ve moleküler seviyede kontrol etme bilimidir Genel olarak 100 nm ve daha küçük boyutta malzeme ve aygıt geliştirmekle ilgilidir 1 nm, metrenin milyarda biridir 

Nanoteknoloji birçok alanı kapsayan bir bilim dalıdır Aygıt fiziği, malzeme bilimi, elektronik, kimya, biyoloji gibi dallardan bilim dallarından araştırmacılar, Nanoteknoloji çalışmaları yapmaktadır 

Nanoteknolojinin etkileri üzerinde çok tartışma olmuştur Nanoteknolojinin tıp, elektronik ve enerji üretimi gibi alanlarda uygulanma potansiyeli vardır Bunun yanında, her yeni teknolojide olduğu gibi, nanomalzemelerin de sağlık ve çevre üzerindeki etkileri merak edilmektedir.

Nanoteknolojinin Tarihçesi

Nanoteknoloji kelimesini ilk defa kullanan Tokyo Bilim Üniversitesi'nden Norio Taniguchi olmuştur

Nanoboyutun Farkı

Nanoteknolojiyi bu kadar ilginç kılan unsur, malzemeler nanoboyutta makrodünyadan farklı davranmalarıdır

Nanoteknoloji, Hayatı Nasıl Değiştirecek?

Tüm insanlık için kökten değişim ve dönüşümleri beraberinde getirecek bu gelişmelerin olası sonuçları üzerinde herkesin düşünmesi gerekmektedir

Nanoteknolojinin sağlayacağı imkanları kısaca şöyle sıralayabiliriz:
- Her atomu tam istenilen yere yerleştirme imkanı
- Fizik ve kimya kurallarının mümkün kıldığı hemen hemen her şeyi atom seviyesinde üretebilme imkanı
- Üretim maliyetlerinin ham madde maliyetlerini geçmediği ekonomik üretim imkanı

Türkiye'de Nanoteknoloji

Nanoteknolojinin 2025 yılı itibariyle hayatımızı büyük ölçüde etkileyeceği düşünülmektedir

Nanoteknolojinin Kullanım Alanları

Nanoteknoloji yavaş yavaş hayatımıza girmektedir

Neden Nanoteknolojisi Duyarlı Kullanılmalı?

Elektrik veya bilgisayarlar gibi nanoteknoloji de hayatımızın her aşamasında daha iyi olanaklar sunacak

Nanoteknolojide Nasıl Bir Üretim Gerçekleşir?Günümüzde kullanılan üretim teknikleri, moleküler anlamda çok kaba tekniklerdir Döküm, taşlama, tornalama vs atomların büyük kitleler halindeki hareketlerine dayanır Yapı taşları olan atomlar tek tek alınıp istenildiği gibi, üstelik de ucuza mal olacak şekilde birleştirilebilir Bu gelişme özellikle bilgisayar sektöründe önümüzdeki yıllarda kullanıldığında tümüyle daha temiz, daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassas ürünlerin üretilmesi mümkün olacaktır Nanoteknolojiyle ilgili iki kavram daha vardır; mikro montaj ve kendi kendine çoğalma Mikro montaja olan ihtiyaç moleküler robot sanayine olan ilgiyi artırıyor Bu şekilde moleküler boyutlarda ve hassasiyette robotlar üretilmesi söz konusu olabilecek Bu nano makineler aslında günlük hayatta kullanılan aletlerin ve sistemlerin çok küçük birer kopyaları olacaktır Nano makinelere en iyi örnek tüm canlıların hücrelerinde bulunan ve hemen hemen her çeşit proteini üretebilen ribozomlardır 
Ribozomlar oldukça küçük organellerdir (sadece birkaç mikro metre küp boyutunda) ve amino asitleri hassas çizgisel bir sırayla arka arkaya dizer ve proteinleri oluştururlar Bu işlem için ribozomun belirli bir amino asidi seçebilme tekniği vardır Bunu özel bir tür transfer RNA molekülünün yardımıyla yapar Ribozomun bu işlemde izleyeceği sıra ona haberci RNA (mRNA) tarafından bildirilir İşte ribozomların bu işleyiş prensibi, mühendislik alanında uygulanabildiğinde nanoteknoloji hayatımızın her yönüne hitap edecektir 
Nanoteknoloji, benzeri görülmemiş özelliklerdeki yeni aygıtları üretmek için atomların ve moleküllerin bilinen özelliklerini kullanacaktır Eğer bilim adamları bağımsız atomları ve molekülleri bir yapılanmada belli ölçülerde ve sürede bir araya getirebilirlerse, bu buluş "programlanabilir kendinden inşâ ve türeyen makineler çağı"nın başlangıcı olacaktır Nanoteknoloji ile üretim yapabilmek için bilim adamlarının üzerinde çalıştığı üç temel adım vardır:
1 Bilim adamlarının bağımsız atomları tek tek kontrol edebilmeleri için tek bir atomu tutup istenen noktaya
getirebilmeyi sağlayacak bir tekniğin geliştirilmesi 
2 İkinci adım nano ölçekli gözlem yapabilen, atomları ve molekülleri isteğe göre kontrol etmeye programlanabilen iş makineleri, yani "derleyici"ler üretmektir Uygun bir zaman çerçevesinde eşya üretebilmek için trilyonlarca derleyicinin kullanılması 
3 Üçüncü adım olarak ise, yeterli sayıda derleyiciyi elde etmek için varolanı sayısız kez "çoğaltmaya", "kopyalamaya" programlanabilecek "çoğaltıcı"ları geliştirmesi Otomatik bir şekilde belirli bir ürünü üretmek için bu nanomakinelerin trilyonlarcası bir arada çalışarak alışılmış üretim kalıplarını değiştirecek, üretim maliyetini neredeyse sıfıra indirgeyebilecek, bol üretim yapılabilecek ve ürünler hiç olmadıkları kadar ucuz ve sağlam olabilecektir 
Atomları ve molekülleri taşıyacak, yerleştirecek küçüklükteki ilk robot kolun yapılmasıyla nanoteknolojinin ilk aşaması gerçekleşmiş olacaktır Böyle bir minyatür robot kolun ürettiği robot kollar da kendi benzerlerini ve diğer nano ölçekli aygıtları yapacaklardır Sayıları trilyonlara ulaştığında da süper nano bilgisayarlar tarafından kontrol edilen bu sürü ile nesneler üretilebilecektir.

İlk Gelişmeler Nasıl Sonuç Verdi?

Nanoteknoloji alanında başta NASA olmak üzere dünyanın pek çok büyük araştırma merkezleri ve önde gelen teknoloji enstitüleri milyonlarca dolarlık bütçelerle araştırmalarını büyük bir hızla sürdürüyorlar

Geçtiğimiz Şubat ayında yapılan Colorado Bilim Konferansı'nda, 2004 yılı içerisinde, bir tuz zerresi üzerine monte edilebilecek 400 adet dünyanın en yoğun bilgisayarının ilk yürüyen Çip yapımında kullanılabileceği, bunda başarılı olunduğu takdirde gelecek adımın sinek büyüklüğündeki bir robot böcek yapımı olduğu dünya basınına açıklandı ve bu büyük bir ilgiyle karşılandı Bilgisayar alanında bu gelişmelere paralel olarak, Malzeme Bilimindeki araştırmalarla çelikten çok daha sağlam; fakat çok daha hafif ve esnek, nano ölçülerde karbon borular yapılmıştır Üretim maliyeti günlük hayatta kullanılmasına şimdilik imkân vermeyen karbon boruların gittikçe ucuzlaması, imalat alanında bir devrim yaratacaktır Başka örnek olarak deniz suyunu temizleme ve tuzdan arındırma amacıyla üretilen nanomakineler, aktive edilmiş karbon atomlarından, genişlikleri metrenin milyarda biri kadar olan "mikroborular" üretmekte kullanılabilirler Elektrik akımıyla harekete geçirilen bu borular deniz suyundaki sodyum ve klor atomlarını ayrıştırabilirler Bu teori de şu an proje aşamasına geçmiş durumdadır A B D Boston Üniversitesi'nde bağımsız bir grup araştırmacı konu üzerinde çalışmalarına başlamıştır. Fakat her yeni teknolojinin olduğu gibi nanoteknolojinin de iki yönlü kullanımı var, yani ticari kullanımı ve askeri kullanımı — askeri alanda nanoteknoloji sayesinde çok daha güçlü silahlar ve gözetleme araçları yapılabilecek Bu yüzden nanoteknoloji insanlar için yararları ile birlikte aynı zamanda bazı riskleri de getirmektedir 

Nanoteknolojinin önemli yanlarından biri de sadece daha iyi ürünler değil, aynı zamanda daha gelişmiş üretim araçları sunmasıdır Bir bilgisayar veri dosyalarını kopyalayabilir — özellikle de çok düşük bir maliyet de yada ücretsiz olarak istediğiniz kadar kopya yapabilirsiniz İşte nanoteknoloji de aynı bilgisayar örneğinde olduğu gibi herhangi bir şeyi üretmeyi aynı dosyaların kopyalanması kadar kolay ve ucuz hale getirebiliyor Bu yüzden nanoteknoloji bir çoğuna göre “sonraki sanayi devrimi” olarak adlandırılmaktadır 

Nanoteknoloji sadece çok düşük maliyetle birçok yüksek kalitede ürünün yapılmasına olanak sağlamayacak, aynı zamanda düşük maliyette ve aynı yüksek hızda yeni nano fabrikalarının da yapılmasını sağlayacaktır Nano teknolojisisin hızla artan bir teknoloji olarak adlandırılmasının nedeni kendi üretim araçlarını yeniden üretebilme yeteneğidir 

Nanoteknoloji; daha hızlı, düşük maliyetli ve temiz üretim sistemi getirmektedir Üretim araçları katlanarak yeniden üretilebilecektir, böylece birkaç hafta içersinde birkaç nano fabrikası milyarlarca fabrikayı üretecektir Bu bir devrimsel, yenilikçi, güçlü ve potansiyel olarak da çok tehlikeli- ya da faydalı bir teknolojidir. 

Tüm Bu Gelişmeler Ne Kadar Zamanda Gerçekleşebilir?

Genel tahminler bunun 20 ila 30 yıl arasında, hatta daha da geç olabileceği yönündedir Fakat optik, nano litografi, mekanik kimya ve 3 D prototip teknolojileri konusundaki kaydedilen hızlı ilerlemeler bu süreyi kısaltabilir Burada önemli olan sadece böyle bir gelişmenin ne kadar kısa bir zamanda yapılabileceği değil aynı zamanda bizim bu yeni teknolojiye ne kadar hazır olabileceğimizdir 

Belki kendimize aşağıdaki sorulardan bazılarını sorduğumuzda bu konuyu daha iyi algılayabiliriz 
Bu teknolojiye kim sahip olacak?
Bu çok sınırlı mı olacak yoksa herkes erişebilecek mi?
Fakir ve zengin arasındaki farkı kapatmak için ne yapacak?
Tehlikeli silahlar nasıl kontrol altına alınacak ve tehlikeli kişilerin eline geçmesi engellenecek?

Bu soruların çoğu 10 yıl önce ortaya atılmasına rağmen hala pek bir cevap bulmuş gibi görünmüyor 

Bu teknolojinin ne zaman hayata geçirileceğini tam olarak söylemek zor, bunun bir nedeni de gizli askeri veya endüstriyel geliştirme programlarının normal bir vatandaşın bilgisi dışında ve büyük bir gizlilikle yürütülüyor olmasıdır 

Tam ölçekli olarak nanoteknolojinin önümüzdeki beş veya on yıl içersinde geliştirilip geliştirilmeyeceğini kesin olarak söyleyemeyiz Fakat şimdiden ihtiyatı elden bırakmayıp bütün senaryolara karşı hazırlıklı olup nanoteknoloji ve gelişimini yakından takip etmeliyiz. Şu an nanoteknolojinin 2 devresinin sonlarındayız 2010 yılı itibari ile 3 nesil, 2020 yılı itibari ile de 4 nesil nanoteknolojik ürünlerin çıkması bekleniyor ABD'de de bulunan Project On Emerging Nanotechnologies adlı kurumun İnternet'te yayınladığı listede Ocak 2009 itibari ile 803 nanoteknolojik ürün bulunmaktadır Listede sağlık, tekstil, elektronik, otomotiv, gıda ürünlerinden örnekler bulunmaktadır Günümüzdeki nanoürünlerin çoğu varolan bir malzemeye nanoyapılarla suyu itme, güzel koku salma gibi ek özellikler eklenmiş halidir [x1]
“Midget-çok küçük” anlamına gelen Yunanca bir kelimeden türeyen nano bir ölçü birimi ön ekidir ve milyarıncı parçayı gösterir Ancak genel olarak söylenecek olursa, nanoteknoloji maddeyi dolaylı olarak atom boyutuna yani “nano-boyutuna” indirgeme işidir 

1974 yılında Tokyo Üniversitesinde Norio Taniguchi tarafından ortaya atılan nanoteknoloji mevcut teknolojilerin daha ileri düzeyde duyarlılık ve küçültülmesine dayalı olarak hızla ortaya çıkan teknolojilerdir Gelecekte bu teknoloji muhtemelen Moleküler Nanoteknolojisi (MNT) adıyla nano büyüklüğündeki boyutlarıyla yapı makineleri ve mekanizmalarını da içerecektir 

Nanoteknoloji ölçü olarak “nanometre” adı verilen (kısa şekli nm) bir ölçme birimini kullanılır Her bir ölçüde 1 milyar nm vardır Her bir nm sadece üç ile 5 atom genişliğindedir Bunlar küçüktür Ortalama insan saç kalınlığının ~40,000 kez daha küçüktür 

Natoteknolojinin bir yönü de süper küçük bilgisayarlar (bakteri büyüklüğünde) ya da milyarlarca dizüstü bilgisayar gücünde küp şeker büyüklüğünde süper bilgisayarlar yada günümüzün bilgisayarlarından trilyonlarca daha güçlü belirli bir büyüklükte masaüstü modelleri gibi nano boyutunda yapılabilmesidir 

Nanoteknolojinin yüksek potansiyeli Kuantum fiziğinin kanunları sayesinde açığa çıkmaktadır Bu aşamada ve nano ölçülerde kuantum fizik yasaları devreye girer ve optik, elektronik, manyetik depolama, hesaplama, katalist ve diğer alanlarda yeni uygulamalara olanak sağlar 

Nanoteknolojisi genellikle genel-amaçlı teknoloji olarak adlandırılır Çünkü gerçekleştirildiği zaman nanoteknoloji neredeyse bütün sektörlerde ve toplumun her alanında önemli bir yeri olacaktır Daha iyi yapılmış, daha uzun süre dayanan, daha temiz, güvenli ve akıllı ürünleri evde, iletişimde, tıpta, ulaşımda, tarım ve endüstrinin her alanında kullanabileceğiz 

İnsan vücudunda dolaşarak kanser hücrelerini yayılmadan bulup yok eden tıbbî bir araç düşünün Yada çelikten çok daha hafif ama ondan on kat daha güçlü materyalleri… Türkiye de şimdiden nanoteknolojiyi üretir hale gelebilmek için uygun adımlar atmaya başlamıştır Tübitak'ın 2023 Vizyon Programı'nda Nanoteknoloji yer almış ve yol haritası oluşturulmuştur. En önemli gelişme Bilkent Üniversitesi'nde Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi'nin (UNAM) kurulmasıdır Bu merkezin amacı Türkiye'de nanoteknolojinin araştırma merkezi olmaktır Devlet Planlama Teşkilatı (DPT) tarafından 28 milyon YTL yatırım yapılan merkez son derece modern aletlerle donatılmıştır Türkiye'nin her yerinden araştırmacılar UNAM'ın bu imkanlarından yararlanabilmektedir Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, TÜBİTAK MAM, gibi merkezler de nanoteknoloji araştırması yapılan yerlerdendir Ülkemizde nanoteknoloji ile ilgili etkinlikler de yapılmaktadır Bunlardan bazıları 4 yıldan beri yapılan NANO TR konferansları, 22-23 Aralık 2008 tarihleri arasında Sabancı Center'deki "Nanoteknoloji Pazarı"'dır Şu anda Türkiye'de yeni kurulan 13 tane nanoteknoloji şirketi vardır Büyük şirketlerin de nanoteknolojik ürünleri piyasaya sürülmüştür. Nano gelecekte herkes kendi bilgisayarına temel tüketim maddelerini üretmesi için emir verebilecek Evin bir köşesinde çalışan nanobot sürüleri de istediğiniz malzemeyi, etrafımızda serbestçe dolaşmakta olan atomları toplayıp işleyerek üretecekler 
Diğer akla gelen soru ise nano çağda paranın değerinin ne olacağıdır Ne de olsa atomlardan her şey sonsuz kere tekrar dönüştürülebilecek Tuzlu deniz suyundan bile altın ve kobalt üretmenin mümkün olduğu bir çağda altının ne anlamı kalır? Paylaşımı üzerine savaşların yapıldığı kaynaklar anlamını yitirince nasıl bir uygarlıkta yaşayacağız?
Öyle görülüyor ki insanlık olarak maddi zenginliğe ve gelişmiş fiziksel sağlığa ulaşmanın eşiğindeyiz Bilim adamlarının Nanoteknoloji gibi doğayı taklit yolu ile geliştirmeye çalıştığı birçok teknoloji, doğada zaten yaratıldığı ilk günden itibaren mevcut Bedeninizin her hücresi ve maddeyi oluşturan her atom üstün bir yapıya sahiptir Bilim adamlarının taklit etmeye çalıştığı atomlardaki bu muhteşem düzen alemlerin Rabbi Allah'ın sonsuz aklının delillerinden yalnızca bir tanesidir 
"Göklerin ve yerin mülkü O'nundur; çocuk edinmemiştir O'na mülkünde ortak yoktur, her şeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir " (Furkan Suresi, 2) Külçe şeklindeki altın başka maddelerle reaksiyona girmek istemezken, nanoboyuttaki altında bu durumun tam tersi gözlemlenmektedir Kuantum etkileri yüzünden maddeler, nanoboyutta farklı özellikler göstermektedir Bu özellik yüzünden, bilim adamları malzemelerin nanoboyuttaki hallerini araştırıp, sorunlara çözüm bulmaya çalışmaktadırlar. 1974'de yayınlanan bir makalede [b] Taniguchi'nin tanımı şöyledir: "'Nano-teknoloji' genel olarak malzemelerin atom atom ya da molekül molekül işlenmesi, ayrılması, birleştirilmesi ve bozulmasıdır " Nanoteknoloji kelimesinin ortaya çıkmasından önce, fikir olarak dile getirilmiştir Bunlardan en erkeni Richard Feynman'ın "Aşağıda Daha Çok Yer Var" adlı konuşmasıdır Feynman bu konuşmasında atomları ve molekülleri kontrol etmeyi becerebileceğimizden, bunu yapabilmek için de yeni aletlere ihtiyacımız olduğundan bahsetmiştir Atomik seviyede yer çekimi kuvvetinin öneminin azalacağına, Van der Waals gibi zayıf kuvvetlerin öneminin artacağını da belirtmiştir Feynman'ın yanında bir başka fikir adamı ise Eric Drexler'dir 1986'da yayınladığı "Yaratma Motorları: Nanoteknolojinin Yaklaşan Devri" ve "Nanosistemler: Moleküler Mekanizmalar, Üretim ve Hesaplama" kitaplarında istediğimiz maddeyi atom atom dizerek oluşturan nanorobotların varolabileceğini ispat etmeye ve bu teknolojinin etkilerini ortaya çıkarmaya çalışmıştır Ayrıca "Yaratma Motorları: Nanoteknolojinin Yaklaşan Devri" yayınlanan ilk Nanoteknoloji kitabıdır Nanoteknolojinin gelişmesini sağlayan buluş ise Tarama Tünelleme Mikroskobu'nun keşfedilmesidir Bu mikroskop sayesinde iletken bir yüzeydeki atomların yerleri değiştirilebiliyordu Bu gelişmeyi 1986'da fullerinelerin ve karbon nanotüplerin keşfi izledi 2000'de ABD'nin nanoteknolojiye yatırım yapması sonucu tüm Dünya'nın birçok ülkesinde Nanoteknoloji araştırmaları başlamış oldu.