Nano Teknoloji
Nano kelimesi Yunanca' da "cüce" anlamına gelmektedir ve fiziksel ölçü birimlerinde ise öntakı olarak kullanılmaktadır. Örneğin, birim zaman (saniye), birim hacim (litre) ve birim uzunluk (metre) ölçüm değerleri ile nano öntakısı kullanıldığında bu ölçüm birimlerinin milyarda biri anlamını ifade etmektedir. Kısacası nano-saniye (ns) saniyenin milyarda biri, nano-litre (nl), litrenin milyarda biri ve nano-metre (nm) de metrenin milyarda biridir. Nano-metreyi hissedebilmek için birkaç örnek verelim; yan yana dizilmiş 10 atom 1 nanometre uzunluğu oluşturmaktadır. Şu anda okuduğunuzu her bir harfin genişliği yaklaşık 1 milyon nanometredir. Tabiattan bazı örnekler vererek nanometrenin ne anlama geldiğini daha iyi hissedelim:
Yukarıdaki şekillerden de anlaşılacağı üzere (Şekil - 1 Protein virüslerinin boyutları, Şekil - 2 Kırmızı kan hücreleri milyonlarca nanometre, Şekil - 3 2 metre bir insan 2 milyar nanometre uzunluğundadır), tabiat, temel yapı taşlan olan atom ve molekülleri mükemmel bir şekilde birleştirerek daha büyük yapılar inşa etmektedir. Tabiatın bu mükemmel tasarımcılığı ve mühendisliği ile üretmiş olduğu cisimlerin örneklerini saymak için insanın ömrü yetmez. Bu konuya insanlığın dikkatini büyük ölçüde, Fizik Nobel Ödülü sahibi Richard Feynman çekmiştir. 29 Aralık 1959 tarihinde Amerikan Fizik Derneği toplantısında yaptığı konuşması, nanoteknolojiye yönelimin başlangıcı olarak kabul görmektedir. Bütün bunlar, nanoteknolojinin yakın, orta ve uzun vadede geleceğimizi çok ciddi bir şekilde etkileyeceğinin göstergesidir. Bazı somut rakamlar vermek gerekirse, bu teknolojinin önümüzdeki on yıl içerisinde dünyamızda 1 trilyon dolarlık pazar payı olacaktır. Bu pay zaman geçtikçe büyüyeceğinden (diğer sektörlere de yayılacağından) bu teknolojiye sahip olmayan ülkeler doğal olarak bu pazar payının dışına itilecek. Sonraki her beş yılda, nanoteknolojinin ekonomik büyüklüğü %50 artacaktır. Ana sanayilerin etkileneceği gibi, yan sanayiler de geri kalmışlığın faturasını ödeyecek. Bu nedenle nanoteknoloji konusu, devlet politikası olmak zorundadır ve devle¬tin öncelikli konuları arasına girmelidir. Asla gözardı edilemez. Bu alanda ancak devlet desteği ile başa¬rılı olunabilir ve geri kalmışlığın daha da aleyhimize gelişmemesi için bu destek ve kararlı politika oluşturulmalıdır.
Ülkemizdeki sanayi kuruluşları ve üniversitelerimiz tek başlarına bu teknolojiye yatırım yapmakta zorlanır. Bu anlayışa sahip olamaz isek ve "nano çağını kaçırırsak ülkemizi ve halkımızın sağlığını koruyamayız". Avrupa Birliği, Amerika, Çin, Japonya, Kore gibi, bu gün teknolojide ileri ülkeler düzenli olarak her yıl yüz milyonlarca dolar nanoteknolojiye yatırım yapmaktadır. Bu teknolojiye gereken önemi veremeyen ülkeler, her sektörden adım adım dışlanacaktır. Bu konuda, büyük bir ekonomik çöküntü içe¬risine girileceğini söylemek için kâhin olmaya gerek yoktur. Avrupa ülkeleri bu alanda geri kalmamak için sektör bazında kümeleşmiştir. Örneğin, otomotiv sektörü (Karlsruhe Bölgesi, Almanya), çok fonksiyonlu ince filimler grubu, nanoteknoloji ile üretilen malzeme (nanomat grubu) v.b. pek çok alanda bu kümeler oluş¬turulmuştur. Her bir küme içerisinde ondan fazla üniversite ve araştırma merkezi, enstitü ve pek çok sayıda şirket bulunmaktadır. Bu örnekleri incelediğimizde bizim de ne yap¬mamız gerektiği çok net görünmektedir. Devlet desteği ile değişik bölgelerdeki üni¬versiteler ve sanayicilerin sektör bazında bir¬likte çalışmaları zorunludur. Küçük ve dağınık bireysel faaliyetler ve çabalar ile Avrupa'nın ve Amerika'nın devasa kümeleri ile bilimsel alanda ve patent konusunda yarışmanın ola¬nağı bulunmamaktadır. Bu nedenle kısıtlı olan devlet kaynaklarının, sektör bazında bü¬tün paydaşları birlikte çalışmaya zorlayacak şekilde planlanması gerekmektedir. Hepimi¬zin aynı gemide olduğumuzu hiç bir zaman unutmamalıyız. Devletin kısıtlı olanaklarının az sayıda kurum ve üniversitelere dağıtılmasıyla dünya ile yarışamayız.
Sözün kısası, dünya ile rekabet edebilmek için, nanoteknolojinin ülkemizdeki her sektöre girebilmesi için mil¬li seferberlik ilan edilmelidir. Aksi takdirde, "Nano çağını kaçıracağız; ülkemizi ve halkı¬mızın sağlığını koruyamayacağız". Bu tekno¬lojiye sahip ülkelerin önünde sadece insan hayali ile sınırlı fırsatlar olduğunu; geri kalmış ülkeleri bekleyen potansiyel risk ve tehditlerin de kötü niyetlilerin hayal gücü ile sınırlı oldu¬ğunu akıldan çıkarmamalıyız.
Nano boyutlara inildiğinde madde makro boyutlardan çok daha farklı fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikler kazanmaktadır. Örneğin nano büyüklükteki tozlarla takviyelendirilen kompozit malzemeler çok daha yüksek performans değerlerine ulaş¬maktadır. Bir örnek vermek gerekirse, bildiğimiz doğal kil ya da seramiği nano boyutlarda toz zerrecikleri haline getirebilir ve bunu nano polimerlerle işleyebilirsek, doğal ortamda karşılaşamayacağımız sertlikte ve dayanıklılıkta malzemeler imal edebiliriz. Bir başka örnek, alüminyum folyoyu küçük şeritler halinde parçaladığınızda, mikroskopla görülebilecek kadar küçük parçalara ayırsanız dahi alüminyumun fiziksel özelliklerine sahip olacaktır; ama parçalamayı sürdürürseniz, be¬lirli bir noktadan sonra - alüminyum için 20 ila 30 nanometre - parçalar patlayabilir! Karbon nanotüpler. içi boş silindir halinde sarılmış karbon atomu yaprakları, 1991'de, Japon araştırmacı lijima tarafından tesadüfen keşfedilir. Çelikten 10 kat güçlü, 6 kez hafiftir. Tek sorun, laboratuar kaynaklı en uzun nanotüpün 10 milimetre boyunda olmasıdır!
Nano teknolojiden en yoğun etkilenecek sektörlerden biri de enerji sektörüdür. Dünyadaki yakıt rezervlerinin gi¬derek azalması ve bu tür kaynakların kullanımıyla oluşan hava ve çevre kirliliği nedeniyle son yıllarda enerji üretimi alanındaki araştırmaları yoğunlaştırmıştır. Bir diğer örnek, nanolar, yenilenebilir ve temiz enerji üreten kaynak¬lar üzerinde durulmaktadır. Güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren filmler, güneş ener¬jisini ısı enerjisine çeviren toplayıcı sistemler ve kaplamalar şu anda kullanılmaktadır. Bun¬lara nano ölçekli kaplamalar denilebilir. Güneş enerjisi veya kombinasyonu ile dünyamızın ihtiyacı olan enerjinin çok daha fazlasını gön¬deren güneşi daha verimli kullanabileceğimiz nanoteknolojik yaklaşımlarla beraber temiz enerji kaynağı olan hidrojenin nanoteknolojik yaklaşımlarının günlük hayatımızda oldukça fazla etkisi olacaktır. Hidrojen enerjisi, yüksek ısıl değeri ve çevreyi kirletmemesi nedeniyle git¬tikçe tükenmekte olan fosil yakıtların yerini alacak en önemli alternatif enerjidir.
Nano teknoloji ile üretilen ve şu anda ticarileşmiş olan proton filtreleri kullanan hidrojen yakıtlı taşıtlar ve üreteçler yakında sahaya çıkacak. Hidrojen havada, suda ve bütün hidrokarbon kaynaklarında olan bir madde. Kullanılır hale gelmesi, ayrıştırılmasıyla mümkün oluyor. Hid¬rojeni elde ettikten sonra elde edilen hidro¬jenin güvenli şekilde saklanması ve taşınması gerekli; ancak, hidrojen en hafif elementtir, en küçük atom yarıçapına sahip olması nede¬ni ile çok yüksek difüzyon kabiliyetine sahip olduğundan özellikle depolanma problemi göstermektedir. Hidrojen, patlayıcı bir mad¬de ve yüksek basınçlı tanklarda tutulması ve taşınması gerekiyor. Hidrojen gaz veya sıvı olarak saf halde tanklarda depolanabileceği gibi, fiziksel olarak karbon nanotüplerde veya kimyasal olarak hidrür şeklinde depolanabilmektedir. Orta veya küçük ölçekte depolama için en çok kullanılan yöntem, sıvılaştırılmış hidrojenin yüksek basınç altında çelik tüpler içinde depolanmasıdır. Sıkıştırılmış hidrojen ise otobüs gibi büyük araç uygulamalarında kullanılabilirken; küçük portatif cihaz uygula¬maları için bir seçenek değildir. Enerji üretimi ve depolanması alanında etkin hidrojen depo¬lama için nanoteknolojinin ayrıca yalıtım, nakil ve aydınlatma alanlarında ciddi enerji kazanımı sağlamaları beklenmektedir.
Günümüzde artık silahlanma ve askeri gücün yerini, bilgi kullanım hızı ve yeteneği, ülkelerin uygarlaşma derecesi almaktadır. Dünyamızın kıt kaynakları, enerjinin önemini bugün daha da arttırmıştır. Bir ülkenin ayakta kalabilmesi için gereken en önemli unsurlardan biri, ener¬jidir. Bir ülkenin milli güvenliği ve refahı o ül¬kenin enerji gücü ile ölçülebilir. Dünyanın her yerinde farklı enerji kaynakları için arayış baş¬lamış; alternatif enerji kullanımını hayata geçi¬rebilmeye yönelik çalışmalara büyük yatırımlar yapılmıştır. Hidrojen enerjisi bu çözümler içerisinde hem çevre dostluğu hem verimliliği hem de gelecekte öngörüldüğüne göre ekonomik oluşu açısından ideal bir seçim olarak ortaya çıkmaktadır. Hidrojen bazlı yakıtların en uygun kaynağı (yukarıda bahsettiğimiz bor hidrür için seçeneği için), dünyada en büyük rezervle¬rin Türkiye'de olduğu Bor madenidir.
Otomobilinizin yakıt tüketimini yüzde 20'ye kadar azaltabileceğinizi söylesek ne dersiniz? Peki ev, işyeri ya da hastanelerin kirlenmeyen, uzun ömürlü ve bakterilerin üremesini önleyen boyalarla boyanabileceğini söylesek? Ayakları koku yapanlara da bir müjdemiz var: anti bakteriyel ve kan deveranını artırıcı etkisi ile ayak kokusuna son veren ayakkabı tabanı bu soruna çare oluyor. Yepyeni bir devrimin (biraz geç kalmış olsak da) kapısındayız. Ağır sanayide, elektronikte, sağlıkta, tekstilde, ziraatta, her alanda kullanabiliyoruz. Nano teknolojisi ile üretilen tekstil ürünleri, vücut ısısını koruyor aynı zamanda kan deveranını sağladığı için vücudun yorulmasını azaltıp rahatlık veriyor. Nano Teknolojisi, tekstil, boya, kimya, taş, su arıtma, elektronik, sağlık, otomotiv, bilgisayar teknolojisi ve sanayiinin tüm kollarında devrim yaratacak niteliktedir. NanoLight Ray Türkiye'ye şimdilik tekstil, boya (yüksek ısıya dayanıklı sanayi boyaları, doğal taş-mermer boyaları ve antibakteriyel özellikli boyalar), otomotiv ve medikal sektörlerine hammadde temini, endüstriyel çözümler ve bitmiş ürünler bazında girmiştir.
Nano teknolojisi, insan hayatında çok büyük değişiklikler yaratabilecek bir gelişmedir. Örneğin, banyodan çıktığınızda, bornozu çıkardığınızda bir soğukluk hissedersiniz, nano ile bunu hissetmeyeceksiniz. Çünkü vücut ısısını bir müddet daha tutuyor. Başka bir örnek, yakıt tasarrufu sağlayan ürünler imal edilebiliyor. Dizel veya benzinli aracın yakıt borusunun üzerine monte edilen (plastik hortuma benzeyen) nano ürünü, yakıt tasarrufu sağlarken, havanın kirlenmesini azaltıyor, kokuyu gideriyor. Bu nedenle Çin'de en büyük vilayetlerden üçünde kullanılması tavsiye ediliyor. Hollanda da bu ürünü kullanmayı öneren bölgeler var.
Nano teknolojisi artık sanayide olmazsa olmaz bir ürün oldu. Şimdi bütün ülkelerin yeni araştırmalara, bilhassa insanın hayatı, rahatı, iyi yaşaması için harcadıkları para çok büyük ve nano, bu araştırmalar sonucunda elde edilen en iyi teknolojilerin başında geliyor. Nano Teknolojisi ile gerçekleştirilen üretimlerde, maddelerin molekülleri çok büyük enerji yaratmaktadır. Bu sayede, çok özel işlevi olan mucize ürünler elde edilmektedir.
Nano teknolojisi ile üretilen ürünler global rekabette her geçen gün kendinden daha çok söz ettirmekte, üstün özellikleriyle pazardan aldıkları pay oranını sürekli olarak artırmaktadır.
Nano teknoloji tasarruf demektir. Daha az maliyetle, daha çok üretim sağlar ve aynı zamanda enerji kaynaklarından elde edeceğiniz tasarruf ile enerji maliyetlerini düşürür. Üretim süreçlerini kısaltarak zaman ve maliyet kaybını önler, üretici firmaların rekabet gücünüzü artırır. Teknolojik yarışta geride bırakmaz, öne geçmemizi sağlar. Nano teknoloji ürün kalitesini, bunun paralelinde de insanların yaşam standartlarını ve kalitesini yükseltir, daha sağlıklı ve güvenli bir yaşam sunar. Ulusal gelir düzeyinin yükselmesinde önemli bir rol üstlenir.