Nanoteknoloji, en az bir boyutu nanometre ile ölçülebilen, moleküler ve atomik düzeyde küçük dizayn edilmiş işlevsel yapıların inşa edilmesi ve kullanılmasıdır. Burada önemli olan, söz konusu yapıların sentetik olmasıdır, yani insan eli ile yapılmış olmasıdır. Doğadaki atomik ve moleküler yapılar bu tanımı kapsamaz. Nanoteknolojinin küçüklüğünü hayal etmek oldukça zordur. Bir nanometre bir metrenin bir milyarda biridir. Saç telinin ortalama kalınlığı elli bin, bir kağıdın inceliği ise yüz bin nanometre olarak ölçülür.
Nanoteknolojinin Uygulama Alanları ve Faydaları
Amerika’da Nanoteknoloji Girişimi’nin kurucusu Mihail C.Roco, nanoteknolojinin gelişimini dört nesilde kategorize eder:
- Birinci Nesil: Pasif Nanoyapılar, sadece bir görevi uygulamak için dizayn edilmiş maddelerdir.
- İkinci Nesil: Aktif Nanoyapılar, birden fazla görevi uygulayan “Çok-görevli” maddelerdir.
- Üçüncü Nesil: Nanosistemler, birbirleri ile iletişim halinde çalışan binlerce farklı maddeden oluşan sistemlerdir.
- Dördüncü Nesil: Birleşmiş nanosistemler, çok karmaşık uygulamaları yerine getirebilen iç içe kurulmuş nanosistemlerdir.
Günümüzde insanlık sahip olduğu teknolojiyle şimdilik ikinci nesil nanoyapıları kullanabilmektedir. Fakat bu seviyede bile nanoteknoloji farklı endüstri ve teknoloji alanlarında devrimsel ölçüde ilerlemeler kaydedilmesini sağlamıştır. Bilişim teknolojileri, güvenlik, tıp, çevre bilimleri gibi alanlarındaki gelişmeler bunlara örnektir.
Elektronik ve IT Alanlarındaki Gelişmeler
Nanoteknoloji daha hızlı, daha küçük, taşınabilir ve daha fazla veri depolayabilen sistemlerin geliştirilmesini sağlayarak bilgisayar ve elektronik teknolojilerindeki başlıca ilerlemelere katkıda bulunmuştur.
- Transistorlar, bütün modern bilgisayarların çalışmasını sağlayan basit anahtarlar, nanoteknoloji sayesinde gittikçe küçülmektedir. Bu yüzyılın başında bir transistorun boyutu 130 ile 250 nanometre arasında iken 2014 yılında Intel 14 nanometre boyunda bir transistor geliştirmiştir. IBM 2015 yılında ilk 7 nanometre boyunda transistoru yaratmış, Lawrence Berkley Ulusal Laboratuvarı 2016 yılında 1 nanometre büyüklüğünde bir transistoru dünyaya tanıtmıştır. Daha küçük ve daha hızlı transistorlar yakın zamanda bir bilgisayarın tüm belleğinin tek bir küçük çipe yerleştirilmesini sağlayabilir.
- Esnetilebilen, bükülebilen ve katlanabilen elektronik eşyalar yavaş yavaş hayatımıza girmeye başlamıştır. Esnek telefonlar, katlanabilir elektronik kağıtlar, kıyafetlere dikilebilen fotovoltaikler (ışığı elektrik enerjisine çeviren teknoloji) gibi gelişmelere hayat kalitemizi arttırmaktadır.
- Şu an piyasadaki çok yüksek çözünürlüklü ekranlar ve televizyonlar sadece birkaç nanometre büyüklüğündeki kuantum noktalarını (QD) kullanarak çok daha canlı renkler verirken daha az enerji tüketmektedir.
Tıp ve Sağlık Hizmetlerindeki Gelişmeler
Nanoteknoloji şu an sahip olduğumuz tıbbi araçları, bilgiyi ve metotları genişletmekte ve geliştirmektedir. Nanotıp, nanoteknolojinin tıp alanına uygulanması, hastalıkların engellenmesi, teşhis edilmesi ve tedavi edilmesi için kesin sonuçlar sunmaktadır.
- Altın nanoparçacıklar potansiyel kanser tedavisi olarak klinik olarak araştırılmaktadır.
- Nanoteknoloji sayesinde yaratılan daha iyi görüntüleme ve teşhis araçları, hastalıkların daha erken teşhis edilmesinin ve kişiselleştirilmiş tedavi seçeneklerinin kullanılmasının yolunu açmaktadır.
- Nanoteknoloji araştırmacıları gerekli ilacı direk kanserli hücreye vererek sağlıklı dokuya zarar gelmesini engelleyecek nanoparçacıklar geliştirmeye çalışmaktadır. Bu kanser tedavisine yaklaşımımızı değiştireceği gibi kemoterapinin risklerini de ortadan kaldıracaktır.
- Nanoteknolojininrejeneratif tıp (onarıcı tıp) alanında kullanılmasına yönelik araştırmalar kemik ve sinir dokusu mühendisliği gibi birçok farklı uygulama alanına yayılmıştır. Araştırmacılar, bir gün organ nakli için kullanılacak organları üretebilmek amacı ile karmaşık dokuların üretilmesi üzerine çalışmaktadır.
- Nanotıp araştırmacıları Nanoteknoloji yolu ile aşıları geliştirmeye çalışmaktadır. İğnesiz aşı sistemleri ve evrensel grip aşısı projeler arasındadır.
Enerji Alanındaki Gelişmeler
Nanoteknoloji, geleneksel enerji kaynaklarının kullanımında uygulama alanı bulduğu gibi Dünya’nın artan enerji ihtiyacını karşılamak için alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesinde de kullanılmaktadır. Birçok bilim insanı temiz, ucuz ve yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi, enerji tüketiminin azaltılması ve enerji üretiminin doğal çevre üzerindeki zararlarının azaltılması için çalışmaktadır.
- Nanoteknoloji ham petrolden benzin üretilmesinde verimi arttırmaktadır. Ayrıca daha verimli yanma ve daha düşük sürtünme ile otomobillerde ve elektrik santrallerinde benzin tüketiminin azalmasını sağlamıştır.
- Karbon nanotüpler sayesinde çok daha düşük dirence sahip elektrik tellerinin üretilmesi için araştırmalar yapılmaktadır. Bu sayede elektrik hatları üzerinde transfer sırasında kaybedilen güç azaltılacaktır.
- Nanoteknoloji sayesinde güneş panellerinin verimi arttırılacak ve fiyatları düşürülecektir. Yeni paneller kâğıt inceliğinde yapılabilecektir. Hatta son çalışmalar güneş panellerinin “boya” olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
- Nanoteknoloji daha fazla enerji tutan, daha hafif, daha hızlı şarj olan ve daha uzun süre şarjlı kalan bataryaların üretilmesinde kullanılmaktadır.
- Nanoteknoloji ile üretilen materyaller kullanılarak rüzgâr değirmenlerinin kolları daha uzun, daha güçlü ve daha hafif yapılmakta, böylece üretilen elektrik artmaktadır.
- Üretilen verimli aydınlatma sistemleri enerji tüketimini dünya genelinde azaltmayı amaçlamaktadır.