Nano Teknoloji

Nano  bir madde veya cihaz değil, sadece bir ölçüdür.

Nano kelimesi Latince “nanus” kelimesinden geliyor ve “ cüce” demek. Ama günümüzdeki anlamı biraz daha farklı. Teknik bir ölçü birimi  ve herhangi bir birimin milyarda biri anlamını taşır. Genellikle metre ile birlikte kullanıldığı için  Nanometre olarak kullanılır.

Nanometre:  Bir metrenin milyarda biri ölçüsünde bir uzunluğu temsil eder (yaklaşık olarak ard arda dizilmiş üç ila beş atom).

Teknoloji ,  genellikle çevre üzerinde kontrol sağlamak amacıyla araç yaratılması olarak tanımlanır. Buradan; nano teknolojiyi, bilimsel metodların ticari amaçlar için kullanılması olarak yorumlayabiliriz.

Nano teknoloji, çok küçük maddelerin teknolojisi, özellikle küçük (yaklaşık atom boyutlarında) yapıların ticari bir amaca hizmet edebilecek şekilde düzenlenmesidir. Ya da

başka bir ifade ile  Maddeler üzerinde 100 nanometre ölçeğinden küçük boyutlarda gerçekleştirilen işleme, ölçüm, modelleme ve düzenleme gibi çalışmalar nano teknoloji çalışmalarıdır diyebiliriz. 

Tarihce:

Konuyu ilk dile getiren kişi olarak Nobel ödüllü ünlü fizikçi Feynman kabul ediliyor. Feynman,1959 yılında  Britanika Ansiklopedisi'nin tamamı bir toplu iğne başı büyüklüğündeki alana nasıl yazılabilir sorusundan hareketle nano ölçeğe ulaşmış.

Kaliforniya’da Foresight Enstitüsü Başkanı Dr. Eric Drexler, Massachusetts Institute of Technology’deki eğitimi sırasında biyolojik sistemlerden esinlenerek molekülsel makineler yapılabileceğini öğrenmiş ve “nanoteknoloji” kelimesini ilk kez o ortaya çıkarmış.

Nano Teknoloji Evrimi

1950'lerde mikro elektronik devrimi başlamıştı. O zamanın boyutları bin kat  küçüldü 'mikro metre' oldu. Şimdi bilgisayar kullanabiliyorsak, uydularda TV seyredebiliyorsak hep bu mikro elektronik sayesindedir.

Peki neden bugün bütün dünya harıl harıl bu en küçük teknoloji (nano teknoloji)  üzerine araştırma yapıyor?

Çünkü bir maddenin nano büyüklüğü 100 nanometrenin altına indirildiğinde fiziksel, biyolojik ve kimyasal özellikleri çok farklılaşabiliyor.İşte asıl neden bu.

Maddelerin nano boyutta farklı davranışlar- hatta olağanüstü davranışlar- sergilediğinin ortaya çıkması  ve  olağan halinde ışığı ve elektriği geçirmeyen maddelerin nano boyutta tam tersi özellikler sergilemesi. Olağan boyutta  sert olmayan maddelerin nano boyutunda elmastan bile sert bir davranış göstermesi nanoteknolojiyi gündeme taşımıştır.

Malzemeler küçüldüğü zaman, normalde görmediğimiz yeni özelliklerin ortaya çıkması; Bu şekilde üretilen ürünlerin daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassas özelliklerle donatılmış oması, kısaca  üstün özelliklerin ortaya çıkması bu teknolojiyi ilgi odağı yapmıştır.

 Atomlar ve nano teknoloji

Doğanın temel taşını oluşturan atomların gözle görülemeyecek kadar küçük olduğunu hepimiz biliyoruz. Bu atomların dizilişleri sonucunda farklı tür malzemeler meydana gelmektedir. Örneğin, eğer kömür atomlarının sıralanışı değiştirilebilseydi elmas bile elde edilebilirdi.

'Nano teknoloji”, ilaç sektöründen boya ve tekstil sektörüne kadar çeşitli alanlarda yerini almaya başladı. Bu teknoloji ile kirli su temizlenebiliyor, mutfaklardaki koku önlenebiliyor, kir tutmayan tekstil kumaşlar üretilebiliyor, otomobillerin çizilmesi önlenebiliyor.

''Nano partiküller” kullanarak kumaş yüzeyi  kaplandığında bu  kumaşa yağ itici özellikler kazandırılıyor. Böyle bir kumaşın üstüne istediğiniz kadar kir dökün, kirlenmiyor.

Nano, boya sektöründe de çokca kullanılmakta, bu boyaların kullanıldığı binalar, yağmur yağdığında kendiliğinden temizlenebilmektedir.

Otomobillerin yüzeylerinin kaplanması esnasında karışımın içerisine nano seramikler eklenmesi ile arabaların çizilme riski ortadan kalkmaktadır.

Nano, ilaç sektöründe de kullanılmaktadır;  Vücuda alınan her ilac, vücudun her yerine dağılmakta ve  hedefe gitme olasılığı azalmaktadır.  Oysa nano partiküllerle ilacı direkt olarak hedefe gönderebilirsiniz.  Bunu “nano kurşun”a benzetiyorlar. Nano tabancalarla doğrudan hücreye müdahale edilecek. Uzun tedavi yöntemleri ortadan kalkacak.  İlaç doğrudan hasta bölgeye veya dokuya  gönderilec

Mevcut yöntemlerde, vücudun küçük bir bölgesi için vücudun başka bir yerini zehirlemek gibi bir risk var ve  verimsiz bir yöntem. İç organlar, beyin, karaciğer zarar görüyor. Oysa Nano teknoloji ile tedavide ilaç, nano kapsüllere yükleniyor. Bu kapsüller şırınga ile hasta bölgeye veriliyor. Sonra bu kapsül patlatılıyor ve gerekli yerlere ilaç zerkediliyor. Daha sonra bu zararsız kapsüller vücuttan dışarı atıllıyor.

Yıllar önce bir film izlemiştim “The Fantastic Voyage” 1966 yılı yapımı bilim kurgu bir filim. Türkce adı “Muhteşem Yolculuk” idi.

Filim bir profesörün hayatini kurtarmak için vücudun icinden  operasyon yapılması gereğinden yola çıkarak  bu iş için  operasyonu  yapacak doktor ekibi küçültmüş ve profesörün vücuduna şirınga ile gondermişlerdi. İnsan vücudu içindeki serüvenleri  konu ediyordu. Film  insan vücudunun mükemmelliğini anlatıyordu. O gün için bilim kurgu olan bu filim teknoloji ilerledikçe insanı hayrete düşürecek kadar benzerlik gösteriyor.  Bugün belki  insanı küçülterek değil ama vücuttaki hasta hücreyi onarmak için  Nano robotlarla ameliyatla çok benzeşiyor.

Nanoteknoloji sayesinde, çok küçük boyutlarda üretilebilen ve fonksiyonel olabilen bu tür robotlar yapmak mümkün olacak. İnsanın kanına verip, içeride vücudun hasarlı organını onaracak proje çalışmaları şu an ABD ve Avrupa'da yapılıyor.

 Bir çoğuna bilim kurgu filmlerinde rastladığımız bu gelişmeler,10-15 yıl içinde gerçeğe dönüşecek. Belki de  adına  'nano devrim' denilecek.

Trilyon dolarlık pazar

Nanoteknoloji pazarının şu anki boyutu ve Türkiye’nin payına bakılırsa,

Henüz 15-20 milyar dolarlık bir pazarın olduğu, fakat 2015 için 1 trilyon dolarlık pazardan bahsedildiği dikkat çekicidir.  Eğer AR-GE desteği sağlanırsa nano teknolojide söz sahibi olabiliriz. Niye? Çünki bu dalda çalışmaları ile dikkatleri çeken ve ödül alan öğretim üyelerimiz var. İmkan ve fırsat verilirse yapabileceğimizi gösteriyor.

 ABD'de Başkan Bush, sırf nano teknolojiyle ilgili araştırmalara 4 milyar Dolar ayırdı. AB de  7. Çerçeve  Programı'nda bu rakam 4.5 milyar Euro.

Japonya, Çin, Avustralya, Rusya ve hatta Singapur, Tayvan gibi ülkeler bile bu konuda çalışıyor.

Ülkemizdeki durum

Bilkent Üniversitesi Nano Teknoloji Araştırma Merkezi (NANOTAM) adında bir araştırma merkezi var. Direktörü Profesör Ekmel Özbay. Ödül alan bir Profesörümüz.Ekibi ile nano çipler konusundaki çalışmaları dünya devi Intel'in dikkatini çekti. Dünyanın en büyük Ar-Ge bütçesine sahip Intel'in Ar-Ge'den sorumlu Başkan Yardımcısı David Tennenhouse WiMAX teknolojisinin kapasitesini 100 kat artıracak nanoçipler konusunda görüşme yapmak için NANOTAM'ı ziyaret etti. Nanoçiplerin WiMAX teknolojisinin sahip olduğu hız kapasitesini 100 kat artırabileceği öngörülüyor. Ekmel Özbay ve ekibi Aselsan' ile Nanoçiplerle dünyanın en hızlı ve en hassas füze uyarı sistemini kurdu.

Bugüne kadar sadece kağıt üzerinde 'yapılabilir' denilen nanoteknoloji ile 'varolmayan bir malzemeyi' üreten Bilkent Üniv.den Profesör Ekmel Özbay, Avrupa Birliği'nin en prestijli bilim ödülü olan Descartes'a layık görüldü. Bu sayede çözünürlük artacak, bir CD'ye 25 bin film sığacak, internet de 100 kat hızlanacak

Prof. Dr. Ali Erdemir nano teknoloji kullanarak geliştirdiği yapay elmas özelliği taşıyan buluşuyla Nobeli R&D ödülünü üçüncü kez kazandı. Prof. Erdemir ‘e ödül kazandıran yeni buluşu, karbür temelli malzemelerin nano yapılı, bütünleştirilmiş bir karbon tabakasına dönüştürülmesiyle ilgili. Prof. Erdemir ’in geliştirdiği nano özellikli karbon elmas tabakada sürtünme katsayısı çok düşük.Bunun yanında ısıya dayanıklılığı ise son derece yüksek. Her iki özellik de beklentileri karşılayacak kadar güzel bir başlangıç.  araştırmalarını sürdüren Prof. Erdemir, geliştirdiği maddenin ,suni bir elmas gibi düşünülebileceği ve aynen gerçek elmasın özelliğine sahip olduğunu kaydediyor. Geliştirilen bu teknik ile kesici ve delici aletlerin uçları ısıya çok dayanıklı bir hale getirilebilecek. Diğer yandan uzay araçlarında kullanılan birçok cihazda uzun ömürlü olabilecek

Türkiye'de nano teknolojisi çalışmaları:

Akdeniz, İnönü ve Yıldız Teknik üniversitelerinde, Gebze İleri teknoloji Enstitüsü, Sabancı, Bilkent, ODTÜ ve ITÜ ‘de küçük çaplı çalışmalar yapılıyor. Ancak Nano teknoloji çağı için ülkede var olan 77 üniversitenin de  çalışması şart. Özellikle üniversitelerde ilgili bölümler açılmalı ve gençlerin dikkati çekilmeli. 

Sonuç

15 yıl önce 8MHz hızında çalışan PC ‘leri kullanıyorduk ve 3GHz gibi hızlara ulaşmak inanılmaz gibi görünüyordu. Acaba 10 sene sonra  gelinen nokta ne olacak?

 Bilim adamlarının yürüttüğü çalışmalar hiç durmadan devam ediyor. Atomları arasındaki bağlar ve bu bağlarda yapılacak değişiklerle ne gibi farklı sonuçlar elde edebileceği araştırılıyor.  Bu değişikliklerin ne zaman gerçekleşeceği bilinmese de hedef ortada.

Dünya genelindeki bu çalışmalara bizlerin seyirci kalmamamız, her alanda olduğu gibi nano teknoloji konusunda da belirli yatırımların yapılması son derece önemlidir. 

Türkiye'de çok kuşak Sanayi Devrimi'ni nasıl kaçırdığımız hayıflanmasıyla büyüdü. Sırf bu yüzden bile son birkaç yılın ürünü olan ve teknolojinin çehresini tamamen değiştireceği iddia edilen nano-teknoloji, ilgimizi hak ediyor. "Bari bunu kaçırmayalım" diyenler haksız da  değil. Bilgisayarların hızını ve gücünü binlerle çarpacak ve robotları iç organlarımıza kadar gönderecek olan ‘nano teknoloji ’ trenini kaçırmamak da bedel ödemeden  olmuyor.

Bu konuda Hükümetimize önemli bir görev düşüyor. Teknolojiye olduğu kadar insana da yatırım yapmak.

 

Not: Bu yazı Kaynak Elektrik Dergisinin 2006 yılı Nisan 203. sayısında yayımlanmıştır.