Nanoteknoloji nedir?
Nanoteknoloji, yaklaşık 1 ila 100 nanometre olan, nano ölçekte yürütülen bilim, mühendislik ve teknolojidir. Nanoteknoloji, nano ölçekteki yapıların ve bileşenlerin yardımıyla yeni malzemeler üretilmesini, tasarımını, kontrolünü sağlamaktadır. Kimya, biyoloji, fizik, malzeme bilimi ve mühendislik gibi diğer tüm bilim alanlarında kullanılabilir.
Nanoteknoloji hakkında ilginç bilgiler
- Nanobilim ve nanoteknoloji kavramları ilk kez 29 Aralık 1959’da California Teknoloji Enstitüsü’nde Nobel Ödüllü fizikçi Richard Feynman’ın “Dipte Bolca Oda Var” başlıklı konuşmasında kullanılmıştır. Feynman, bilim adamlarının bireysel atomları ve molekülleri manipüle edip kontrol edebilecekleri bir süreci tanımlamıştır.
- On yıldan fazla bir süre sonra, ultra hassas işleme konusundaki araştırmalarında Profesör Norio Taniguchi nanoteknoloji terimini icat etmiştir.
- Nanoteknolojinin ne kadar küçük olduğunu hayal etmek zordur. Bir nanometre, metrenin milyarda biri, milimetrenin ise milyonda biridir.
- Örneğin bir gazete sayfası yaklaşık 100.000 nanometre kalınlığındadır. Bir insan saçının çapı 80.000 nanometredir.
- Nanobilim ve nanoteknoloji, tek tek atomları ve molekülleri görme ve kontrol etme yeteneğini içerir. Dünyadaki her şey atomlardan oluşur. Yediğimiz yiyecekler, giydiğimiz kıyafetler, içinde yaşadığımız binalar ve kendi bedenlerimiz. Ancak atom kadar küçük bir şeyin çıplak gözle görülmesi imkansızdır. Lise fen derslerinde kullanılan mikroskoplarla görmek de mümkün değildir. Nanobilim optik mikroskopta görülebilen her şeyden 1000 kat daha küçük bir ölçekte çalışır.
- İki karbon atomu bir molekül oluşturmak için bir araya geldiklerinde, aralarındaki mesafe 0.12-0.15 nm aralığındadır.
- DNA çift sarmalı bir taraftan diğerine yaklaşık 2 nm’dir. Gelecekte DNA, insan genomu gereksinimlere göre manipüle edilebilir.
- Bir nanometreyi bir golf topu olarak düşünürsek bir metreyi Dünya gezegenimiz olarak düşünebiliriz. Bu bile nanometrenin ne kadar küçük bir birim olduğunu anlamamız için yeterlidir.
- İnsan tırnakları saniyede bir nanometre büyür.
- Nano ölçekte şeyleri görmek için gereken mikroskoplar nispeten yakın bir zamanda icat edilmiştir. Yaklaşık 30 yıl önce. Bilim adamları, tarama tüneli mikroskobu (STM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) gibi araçlara sahip olduktan sonra, nanoteknoloji çağı doğmuştur.
- Nano kelimesi, Yunancada Cüce anlamına gelen ‘Nanos’ kelimesinden gelmektedir. Nano, bir şeyin “milyarda birini” tanımlamak için kullanılan bir ön ektir.
- 1 nanometre, bir atomun yarıçapının yaklaşık 8 katıdır ve bir bakteri hücresinden 100 kat daha küçüktür. Bu ölçekte madde farklı tepki gösterir, örneğin bir malzemenin erime noktası, rengi ve saydamlığı değişebilir veya daha reaktif olabilir.
- 1991 yılında silindirik bir nano yapılı yeni bir karbon formu olan nanotüp keşfedilmiştir. Nanotüpler, olağanüstü güce ve benzersiz elektriksel özelliklere sahiptir. Bu mekanik ve elektriksel özellikler nanotüpleri elektronikten giysi ve spor malzemeleri gibi günlük eşyalara kadar birçok uygulamada potansiyel olarak uygulanabilir kılar.
- Nanoteknoloji, cep telefonları, bilgisayar diskleri, tenis raketleri ve kozmetik ürünlerine kadar zaten ticari olarak uygulanmaktadır.
- Nanoteknolojinin gelecek 20 yıl boyunca hayatımızda devrim yaratabileceği yaygın olarak kabul görüyor. Özel alanlar arasında hastalığın tanımlanması ve tedavisi, ilaç keşfi, çevre dostu yenilenebilir enerji kaynakları ve ultra yüksek hızlı mobil telekomünikasyon cihazları bulunmaktadır.
- Nanoteknoloji multidisiplinerdir. Malzeme bilimcileri, mekanik ve elektronik mühendisleri, tıbbi araştırmacılar, biyologlar, fizikçiler ve kimyagerler birlikte çalışırlar. Nano ölçekte araştırmalar çeşitli uzmanlıkların birleşimi ile yapılır.
- Nanoteknoloji, şimdiye kadar insanlığın hiç fark etmemiş olmasına rağmen, yüzyıllardır kullanılmaktadır. Ortaçağda ressamlar, cam yüzeyini ısıtıp soğutarak vitray pencereleri boyamak için nanokristalleri kullanıyordu.
- Karbon elyafı ve metal karışımları, tehlikeli atıkları kolayca çözündükleri için detoksifiye etmek için kullanılır. Bu kimyasalların nano formunda bulunmalarını ve yok edilmelerini sağlar. ABD’de, bu teknoloji zaten metallerden, solventlerden ve petrol atıklarından suyu arıtmak için kullanılmaktadır.
- Nano parçacıklar ayrıca, daha parlak renkler, daha zengin tatlar ve ayrıca daha az atıkla sonuçlandığından gıda ve kozmetikteki birçok üründe ticari olarak kullanılmaktadır.
- Yakın tarihli bir rapora göre, nano parçacıkların ticari mamul mallarda kullanılması 2013 yılında 1,6 trilyon dolara ulaşmıştır.
- Nanoteknoloji sektöründe 2020 yılında 6 milyon kişi çalışacağı düşünülüyor. Bu 6 milyonun 2 milyonu ABD’de çalışacak.
Nanoteknoloji örnekleri
- Nanoteknolojinin elektrik mühendisliğinde kullanımına bakacak olursak: Nanoteknoloji sayesinde daha temiz bir elektriğe (nanoelektromekanik sistemler) sahip olabiliriz. Ayrıca yeni nesil güneş panellerinin ve daha düşük enerjili aydınlatma elemanlarının tasarlanmasını sağlayabilir.
- Nano ölçekte elektronik devre elemanları üretimiyle bilgisayar mimarisinde ve tasarımında önemli gelişmeler olmaktadır. Gün geçtikçe bilgisayar ve elektronik sektörü daha küçük, daha ince, daha hafif ürünler üretme vizyonu içinde olacaktır.
- Bilim adamları görünmezlik pelerini oluşturmak için nanoteknolojiyi kullanmaktadır.
- Karbon nano tüplerden yapılmış kurşun geçirmez takımlar 20.000 dolar değerindedir. Bıçak darbelerine dayanıklıdır, 9 mm mermileri durdurabilir ve bir testere kullanılarak kesilmeleri gerekir.
- Nanomalzeme enjekte edilmiş fareler felçli uzuvları kullanma yeteneğini yeniden kazanmışlardır. Nanolifler vücudun kayıp veya hasar görmüş hücreleri yeniden üretmesini sağlar.
- Kalp atışlarından ve parmak hareketlerinden doğan enerji nanoteknoloji tarafından kullanılabilir. Kumaşlara yerleştirildikten sonra, kıyafetlerimiz taşınabilir aygıtları şarj edebilecek.
- Şam çeliği 1000 yaşın üzerindedir ve karbon nanotüpler içermektedir. Şam çeliğinden yapılmış bıçaklar, taş veya metalleri rahatlıkla kesebilir.
- Milyonlarca karbon nanotüpten üretilen BuckyPaper, 10 kat daha hafif ve 250 kat daha güçlüdür.
- Uzay çalışmaları ve uzay mekikleri için üretilen robot ve uzay mekikleri için gerek ağırlık bakımından gerekse uzayda ki koşullar nedeniyle yüksek dayanımlı malzeme kullanılması gerekmektedir. Roket ve uzay istasyonları için öncelikle ısıya dayanıklı nanoyapılı kaplamalar ve nano ölçekte aygıtlar kullanılmaktadır.
Ayhan Tarakçı’nın nanoteknolojiyi harika bir şekilde anlattığı videoyu da izleyebilirsiniz.
Ayrıca Michio Kaku’nun zihin açıcı bu videosuna da göz atabilirsiniz.