Bundan neredeyse 100 yıl önce nanoteknoloji kavramı insanlığa büyük bir kolaylık sağlamak için hayatımıza girmiştir. Aslında bu kavramı birçok yönle açıklayabiliriz. Ancak temel olarak şunu bilmelisiniz ki çok ama çok küçük şeylerin dünyası hayatımızı değiştirmek üzere. Çünkü burada bildiğiniz her şey aslında bildiğiniz her şey değil. Birazdan bütün bildiğiniz yasalar ve kavramlar değişecek. Bu duruma hazırlıklı olmasınız için önden sizleri uyarmak istedik.
Çünkü biz sizlere bu yazımızda nanoteknoloji nedir bundan bahsedeceğiz. Aynı zamanda ise bu teknolojinin kullanım alanlarından, dünyadaki örneklerinden, ürünlerinden ve faydalarından da söz edeceğiz. Hazırsanız her şeyin boyutunun 0,0001 milimetre veya daha az olduğu küçük makinelerin ve malzemelerin görünmez dünyasına hoş geldiniz.
Öncelikle Nanoteknoloji ve Boyutları Hakkında Birkaç Önemli Bilgi
Çıplak gözle görülebilen en küçük nesne sadece 0,1 milimetre boyutlarındaki insan yumurta hücresidir. Bu sınır ötesindeki dünya tamamen görünmezdir. Nanoteknoloji 1 ila 100 nanometre ölçeklerindeki dünyayı inceleyen bilim ve mühendislik dalıdır. Bu görebileceğimiz en küçük şeylerden bin ila yüz bin kat daha küçüktür.
Bu teknoloji ile uğraşan bilim dalına ise nanoteknoloji mühendisliği denmektedir. Bu minik ölçekteki parçacıklar alışkın olduğumuz tam boyutlu yapılardan tamamen farklı davranırlar. Altın sarıdan mora renk değiştirir ve oda sıcaklığında sıvı hale gelir. Karbon ise elektriksel olarak olağanüstü bir iletkene dönüşür. Diğer yandan bakır, bakterileri öldürme yeteneği kazanır.
Bu görünmez dünyayı keşfetmek ve gücünü kullanmak nanoteknoloji biliminin çalışma alanıdır. Bizde sizlere ilerleyen başlıklarımızda bu teknolojinin geçmişinden ve çalışma alanlarından bahsedeceğiz. Bu bilgileri verirken bu teknolojinin ve mühendisliğin bilimin hangi alanlarında daha yoğun kullanıldığını da belirteceğiz.
Nanoteknoloji Nerelerde Kullanılır ve Bu Alanda Çalışmalar Ne Zaman Başlamıştır?
Bir nano parçacığı ölçen ve adlandıran ilk kişi Richard Zsigmondy’idi. Bu kimyacı bilim insanı çalışmalarından dolayı 1925’te Nobel Kimya Ödülü’ne layık görülmüştür. Kendisi seramik ve camdan adeta büyülenmişti. Cam ve seramiğin çarpıcı renkleri, nanoteknoloji gelişimi için çalışmaların bir başlangıç noktasıydı. Çünkü ışığı alışılmadık şekillerde yansıtıyor ve kolloidal altın olarak bilinen nano parçacıklar içeriyorlardı.
Ancak 1950’lere kadar insanlar bunun gibi nano parçacıkları farklı şekillerde kullanmayı denemeye başlamadı. Soğuk Savaş sırasında bir başka Nobel Ödülü sahibi Richard Feynman atomik ölçekte bilimin olasılığını araştırıyordu. Altta Çok Yer Var başlıklı bir makale yayımladı ve bilim insanlarını yeni bir fizik alanına girmeye davet etti. Bu alan nanoteknoloji kullanım alanları açısından bizlere muhteşem bir kaynak sunacaktı.
Çünkü Feynman’ın düşüncesi çağın çok ötesindeydi. Kendisi bilgisayarları minyatürleştirmek ve molekülleri atom atom bir araya getirebilecek makineler yaratmak istemişti. Hemen nanoteknoloji alanında çalışmalar ve düşünce deneyleri tasarladı. Yaptığı çalışmalar ve düşünce deneylerinden sonra ise kendi cerrahınızı yutabileceğiniz bir düşünceye daldı. Ona göre bu durum hayat kurtaran bir robotu vücudunuzu alabileceğiniz bir günü gelmesi ile sonuçlanacaktı.
Feynman’ın Nanoteknoloji Fikirleri Nelerdi?
Fikirleri kulağa bilim kurgu gibi gelebilirdi. Ancak doğa, bunların mümkün olduğunu çoktan kanıtlamıştı. Her bir hücrenin içinde her biri 1 milimetrenin yalnızca kesirleri boyutlarında milyonlarca molekül vardır. Bu parçacıklar nanoteknoloji alanın yapı taşlarıdır. Bunlar hem mekanik hem de kimyasal işleri yapabilirler. Kendi kendilerini bir araya getirirler ve onarırlar.
Bu parçacıklar bilgi depolar ve bilgi alışverişinde bulunurlar. Onlar doğanın nano makineleridir. Aslında tek yapmamız gereken onları yeniden yaratmaktır. İşte nanoteknoloji çalışma alanları da tam burada devreye girmektedir. 1980’lerde nano dünya tüm ayrıntılarıyla ortaya çıkmıştır. Bu durum taramalı tünelleme mikroskoplarının bulunması ile gerçekleşmiştir.
Taramalı tünelleme mikroskobu en ince malzemeleri bile haritalamak için çok ince bir tel ve bir elektrik akımı kullanır. Nano ölçekteki elektronlar, dalgalar gibi davranarak tünelleme adı verilen bir teknik kullanarak katı nesnelerden geçebilir. Bu durum nanoteknoloji çalışmalarını hızlandırmıştır. Aynı zamanda atomik kuvvet mikroskobu da benzer bir şekilde çalışır.
1990’lara gelindiğinde araştırmacılar karbon nanotüpleri çeşitli mikroskoplar aracılığıyla ilk kez gözlemlediler. Bu nanotüpler sadece tek bir atom kalınlığında ve çelikten daha güçlüydüler. Bu durum nanoteknoloji ürünleri açısından bir girdi oluşturuyordu. Çünkü bilim insanları takip eden yıllarda DNA’yı kâğıt gibi katlama yeteneğini geliştirdiler.
Nanoteknoloji Ürünleri ve Nano Malzeme Türleri
Daha önce de söylediğimiz gibi bu küçük ölçekli parçacıkların her biri dünyayı değiştirme potansiyeline sahiptir. Çünkü nanoteknoloji malzeme türlerinin birçok çeşidi bulunmaktadır. Hemen başlayacak olursak bir numaralı parçacık Misel’dir. Bu kendi kendine birleşen yapılar, dışta suyu seven bir kabuğa ve içte suyu sevmeyen bir çekirdeğe sahiptir. İnatçı kimyasalları sudan korunarak çözünmesine yardımcı olabilir ve potansiyel olarak ilaç dağıtımına yardım ederler.
2 numarada Altın bulunmaktadır. Değerli bir metalden yapılan bu nanoteknoloji partikülleri tıbbi tedavide umut vadediyorlar. Kimyasalları ve genetik malzemeyi herhangi bir zarara neden olmadan vücuttaki belirli yerleri taşıyabilirler. Listemizin 3 numarası Karbon Nanotüplerdir. Bu büyük ölçekli nanoparçacıklar bir atom kalınlığında ve çelikten daha büyük bir çekme dayanımına sahiptirler.
4 numarada kuantum noktası bulunmaktadır. Yapay atomlar olarak da bilinen bu nano partiküller kristal bir yapıya sahiptir. Fotonları soğurma ve ışık yayma yeteneğine sahip küçük yarı iletkenlerdir. Bu da onları görüntüleme teknolojisi için çekici kılar. 5 numarada nanoteknolojik ürünler açısından önemli olan Dendrimer’ler bulunuyor. Bu simetrik parçacıkların ağaç dallarına benzeyen kolları vardır. Çekirdeklerinin içinde molekülleri taşıyabilirler, bu da onları kanser tedavileri için olası bir dağıtım aracı haline getirir.
6 numara Manyetik’tir. Demir oksitten yapılan bu nano parçacıklar tam boyutlu bir manyetik malzemenin tüm özelliklerine sahiptir. Özellikle nanoteknoloji ürünleri açısından çok sık kullanılırlar. Listemizin son sırasında ise Lipozom bulunmaktadır. Bu küçük küreler kargoyu canlı hücrelere taşıyabilir. Kolesterol ve fosfolipid adı verilen yağlardan yapıldıkları için normalde hücre zarını geçemeyecek olan ilaçların verilmesine yardımcı olabilirler.
Dünyada Nanoteknoloji Çalışmaları Ne Durumda?
Dünyada nanoteknoloji alanında çok farklı çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmalardan bazıları birazdan da detaylarını vereceğimiz giyilebilir nanopaketler, nanobotlar ve nanodişçilik gibi çalışmalardır. Bilim insanları bu teknolojiyi her gün daha iyi yerlere getirmek için yukarıda sıraladığımız gibi çeşitli örneklerle çalışmaktadır. Ancak biz sizlere bu sıraladığımız örnekler üzerinden küçük bir bilgi aktarımı yapacağız.
İlk olarak giyilebilir nanopaketlerden bahsedelim. Yazımızda anlattığımız nanoteknoloji sayesinde bu paketler cilde takılan sensörler ölümcül gazları algılayabilirler. Vücudu izleyebilirler ve hatta hayat kurtaran ilaçları yerine ulaştırabilirler. Bu paketler ilk olarak sensör dizgesi isimli bir aşamayla başlarlar. Bu minyatür sensörler, dokunma ve sıcaklıktan havadaki kimyasallara kadar her şeyi algılayabilirler.
İkinci olarak esnek malzemeler yer alır. Burada kumaşlar veya polimerlerle karıştırılan nano malzemeler vücutla birlikte hareket edebilen esnek tabakalar oluşturur. Üçüncü aşamada kendinden güçlü nano jeneratörler sürtünme, ısı, ses, titreşim ve hatta rüzgâr veya kan akışından elektrik üretir. Son olarak ilaç teslimatı kısmı nanoteknoloji açısından önemli bir adımdır. Çünkü parçaya monte pompalar diyabet ve insülin gibi hayat kurtaran tedaviler sağlayabilir.
Nanobotlar diş hekimliğinde de devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Ağız içinde ameliyat yapmak zordur ve hareket edecek çok yer yoktur. Hareket edecek çok yer olmadığı gibi birbirine yakın çok sayıda hayati doku, sinir ve kan damarı vardır. Ancak nanoteknoloji sayesinde gelecekte nanobotlar diş etlerinde dolaşabilirler. Ayrıca ve iğneye ihtiyaç duymadan doğrudan tek bir dişe anestezi sağlayabilir. Bu durum çürükleri tedavi etmek ve çene hasarını korumak için çok önemli bir gelişme olabilir.
Nanoteknolojinin Faydaları Nelerdir?
Yazımızın sonlarına yaklaşırken sizlere nanoteknolojinin yararları hakkında 2 örnek anlatacağız. İlk olarak manyetik nanobotlarla başlayalım. Manyetik nanopartiküller, harici manyetik alanlara tepki verir. Bu onları uzayda yönlendirmeyi mümkün kılar ve mıknatısla sürülen nanobotların yolunu açar. Araştırmacılar farklı türde manyetik alanların uygulamasını küçük robotları farklı şekillerde hareket ettirebileceğini keşfetmiştir.
Dönen bir manyetik alan sarmal bir robotu döndürerek yay gibi ileri sarabilir. Salınımlı bir manyetik alan ise nanobotun balık gibi yukarı aşağı kıvrılarak dalgalanmasına neden olabilir. Hatta kademeli bir manyetik alan nanoteknoloji eseri olan bir nanobotun uzantılarını kürek çekme hareketleri gerçekleştirmesine izin verir.
Ultra güçlü bilgisayarlar ise nanoteknoloji alanının faydalarından bir diğeridir. Bildiğiniz gibi bilgisayarlar sıfırlar ve birler ile düşünür. Transistör adı verilen açık veya kapalı olabilen milyonlarca küçük anahtar içerirler. Bir bilgisayar ne kadar çok transistöre sahipse o kadar hızlı düşünebilir. Son birkaç 10 yıldır mühendisler bu teknolojiyi mümkün olduğunca küçültmek için çok çalışmışlardır. Sonuç olarak bu çalışmalar sayesinde bir bilgisayar çipine sığabilecek transistörlerin sayısı her iki yılda bir kabaca 2 katına çıkmıştır.
Nanoteknolojinin bilgisayar mühendisliği ve güvenlik sistemleri üzerindeki etkisi, gelecekteki dijital savunma stratejilerini de yeniden şekillendirebilir. Bu alanda daha fazla bilgi edinmek için Siber Güvenlik Uzmanlığı Eğitimi sayfamızı inceleyebilirsiniz.
SEO ve Medya Planlama çözüm ortağımız ile hizmetinizdeyiz!
