21. YÜZYILIN DEVRİMİ NANOTEKNOLOJİ

Yazan: Mehmet Sarı/Makine Yük. Mühendisi

Yirminci yüzyılın en önemli fizikçilerden olan Richard Feynman, 1959’da “There’s Plenty of Room at the Bottom” (Aşağıda Bol Bol Yer Var) başlığı ile gerçekleştirdiği konuşmada nanoteknolojinin ilk konseptini çizmiştir. Richard Feynman, nanobilimin ve nanoteknolojinin başlangıcı olarak kabul edilen konuşmasında “24 ciltlik Britannica ansiklopedisini bir toplu iğne başına neden yazmayalım?” diyerek nanoteknolojinin bilinen sınırların ötesinde bir gizemi olduğunu ifade etmiştir. 1989’da 35 ksenon atomu kullanarak IBM yazısının yazılması, 1991 ve 1993 yılında çok ve tek duvarlı karbon nanotüplerin keşfi ve sonrasında ise Rice Üniversitesi’nde ilk “nanoteknoloji” laboratuvarının kurulması ile birlikte aktif nanoteknoloji dönemi başlamış oldu. 21. yüzyılın devrimi olan “Nanobilim ve Nanoteknoloji” günlük hayatlarımızın tekstil, kimya, elektronik, sağlık, otomotiv ve bilgisayar teknolojileri gibi alanlarında yer edinmeye başladı. Siyasal, sosyal ve ekonomik hayatımızı değiştirecek olan yeni devrimimizi tanıyor muyuz?

Nanoteknolojinin “Boyutları”

Nanoteknoloji, nano ve teknoloji kelimelerinin birleşimini içeren bir terimdir. Nano, Yunanca kökenli bir kelime olup cüce anlamına gelmektedir. Nanometre (nm), metrenin milyarda birini ifade eder. Diğer bir ifadeyle; 1 nm, sekiz oksijen atomu büyüklüğüne, insan saç kalınlığının yüz binde birine ve bir karınca başının genişliğinin bir milyonda birine eşittir.

Nanoteknoloji; temel bilimler ile mühendislik dallarını birleştiren, tüm disiplinleri kendi alanlarında moleküler düzeyde düşünmeye, tanıyıp anlamaya, tasarlamaya ve bunları ürüne dönüştürmeye yönlendiren disiplinlerarası bir bilim dalıdır. Nanoteknoloji sayesinde, nano boyutlara sahip yapıların anlaşılması ve kontrol edilmesiyle birlikte yeni ve fonksiyonel özelliklere sahip sistemler geliştirilmesi mümkün hale gelmiştir.

Bütün maddeler atomlardan oluşmuştur ve özelliklerini de atomlarının dizilişlerinden alırlar. Maddeleri birbirlerinden farklı kılan şey; en küçük birim olan atomların dizilişlerindeki çeşitliliktir.

Atomlar veya molekülleri tek tek alıp hassas şekilde birleştirebilirse doğadaki atomik dizilim taklit edilerek herşey kopyalanabilir. Örneğin kömür moleküllerindeki atomları düzenleyebilirsek aynı moleküllerin farklı bir dizilimi olan elmas elde edilebilir.

Malzemenin büyüklüğü nanometre ölçütlerine inince, kuantum davranışlar, makro dünyanın klasik davranışlarının yerini almakta ve üretilen yeni malzemeler daha önce görülmeyen yeni üstün özelliklere sahip olmaktadır. Nano boyutlara inen malzeme mukavemet, esneklik, hafiflik, ısı ve elektriksel özellik, manyetik ve optik özelliklerinde değişimler olabilmektedir. Altının, nano boyutlara indikçe renginin mavi veya kırmızı olması bu duruma örnek olarak verilebilir. Kısaca bir nano yapının fiziksel özellikleri, bağ yapısı ve dolayısı ile mukavemeti onun büyüklüğüne ve boyutuna bağlı olarak önemli değişimler gösterebilmektedir. Nanoteknoloji, sağlamış olduğu bu esnek karakter yapısı nedeniyle günümüzde ilgi odağı olmuştur.

Nanoteknolojinin Geleceği

21. yüzyılın devrimi olarak kabul edilen nanoteknoloji döneminin başlarında olmamıza karşın nanoteknolojiyi sıklıkla duymaktayız, hatta bazı ticarileşmiş nano ürünler de görebilmekteyiz. Gelişmiş ülkelerin bilim ve teknoloji hakimiyetlerini sürdürmek amacıyla nanoteknoloji alanında araştırma ve geliştirmeye yönelik dev mali kaynaklar oluşturması nanoteknoloji ürünlerini daha çok duyacağımız ve göreceğimiz anlamına geliyor. Askeri teknolojiler, enerji ve sağlık uygulamalarını temel alan nano teknoloji çalışmaları ekonomik ve sosyal hayatımızı hiç şüphesiz derinden etkileyecektir.

Peki, gelecekte karşılaşacağımız nanoteknolojik yenilikler nelerdir?

  • Çok kısa sürelerde şarj edilebilen daha küçük boyutlara sahip ve daha büyük enerjilerin depolanmasına olanak sağlayacak piller geliştirilecektir.
  • Tekstil ürünlerinde yanmazlık, radyasyon korunma ve görünmezlik önem kazanacaktır. Çelikten 100 kat daha hafif zırhlar geliştirilecek ve balistik koruma daha ince ve hafif yapılar yardımı ile sağlanacaktır.
  • Radar sistemleri tarafından algılanmayan uçak kaplamaları geliştirilecektir.
  • Sağlık alanında yan etkisi giderilmiş ilaçlar geliştirilecek ve nanorobotlar sayesinde kanser gibi ölümcül hastalıkların erken teşhis ve tedavisi mümkün olacaktır.