Pazartesi , 24 Şubat 2020
nano teknoloji
nano teknoloji

Nanoteknoloji ve Yararları

Nanoteknoloji, minimum bir boyutu nanometre ile ölçülebilen, moleküler ve atomik ölçekte dizayn edilmiş işlevsel yapıların inşa edilmesi yada kullanılmasıdır. Burada mühim olan nokta, söz mevzusu yapıların bileşik olması, şu demek oluyor ki insan eli ile inşa edilmiş olmasıdır. Doğada bulunan atomik ve moleküler yapılar bu tanıma girmezler. Nanoteknolojinin ne kadar ufak bulunduğunu düşlemek oldukça zor olsa gerek. Bir nanometre bir metrenin bir milyarda birine eşittir. İnsan saç telinin averaj kalınlığı elli bin, bir kâğıdın kalınlığı ise yüz bin nanometredir.

Nanoteknolojinin Tarihçesi

Nanoteknoloji ve nanobilimin temelindeki fikirler ve kavramlar 29 Aralık 1959 senesinde Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünde (CalTech) Amerikan Fizik Topluluğu (APS) tarafınca düzenlenen bir toplantı esnasında, Nobel ödüllü fizikçi Richard Feynman tarafınca ortaya konulmuştur. Yapmış olduğu konuşmada Feynman maddeyi atomik seviyede denetim etmenin muntazam potansiyelinden bahsederek haiz olduğumuz bilginin günden güne bu seviyeye yaklaştığını ifade etmiştir. Nanoteknoloji kelimesi ise bundan ortalama on yıl sonrasında Prof. Norio Taniguchi tarafınca buluş edilir. Gerçek anlamda çağıl nanoteknolojinin başlaması ise 1981 senesinde atomları görmemizi elde eden tarama tünelleme mikroskobunun icadı ile gerçekleşmiştir. Milenyum sonrası dünyada ise Nanoteknoloji, en fazla yatırım meydana getirilen alanlardan biri haline gelmiş benzer biçimde görünmektedir. ABD Ar-Ge emek harcamaları için 2017 Federal Bütçesinde nanoteknolojiye 1.4 milyar Dolar ayırmış, 2001’den bu yana toplam 24 milyar Dolar Ar-Ge faaliyetlerinde kullanılmıştır. Benzer bir halde Avrupa Birliği ve Japonya da araştırmalara büyük oranda kaynak aktarma etmektedir. Yüzden fazla bilimsel niteliği olan enstitü, araştırma tesisi, devlet kurumu nanoteknoloji üstüne emek harcama yapmaktadır.

Nanoteknolojinin Uygulama Alanları ve Yararları

ABD Ulusal Nanoteknoloji Girişimi’nin kurucusu Mihail C.Roco nanoteknolojinin gelişimini dört nesilde sınıflandırır:

  • Birinci Nesil: Eylemsiz Nanoyapılar, yalnız tek bir görevi yerine getirmek için dizayn edilmiş maddeler.
  • İkinci Nesil: Etken Nanoyapılar, birden fazla görevi yerine getirebilen “Fazlaca-görevli” maddeler.
  • Üçüncü Nesil: Nanosistemler, birbirleri ile yazışma halinde çalışan binlerce değişik maddeden oluşan sistemler.
  • Dördüncü Nesil: Birleşmiş nanosistemler, fazlaca karmaşık görevleri yerine getirebilen iç içe geçmiş nanosistemler.

İnsanlık ise haiz olduğu teknoloji ile şimdilik ikinci nesil nanoyapıları kullanmaktadır. Fakat bu seviyede bile nanoteknoloji birçok değişik sanayi ve teknolojide devrimsel özellikte ilerlemeler kaydedilmesini elde etmiştir. Bilişim teknolojileri, tıp, çevre bilimleri, güvenlik alanlarındaki gelişmeler buna örnektir.

Elektronik ve IT Alanlarındaki Gelişmeler

Nanoteknoloji daha süratli, daha ufak, taşınabilir ve daha çok veri depolayabilen sistemlerin geliştirilmesini sağlayarak bilgisayar ve elektronik teknolojilerindeki başlıca ilerlemelere katkıda bulunmuştur.

  • Transistorlar, tüm çağıl bilgisayarların çalışmasını elde eden kolay anahtarlar, nanoteknoloji yardımıyla gittikçe küçülmektedir. Bu yüzyılın başlangıcında bir transistorun boyutu 130 ile 250 nanometre içinde iken 2014 senesinde Intel 14 nanometre uzunlukta bir transistor geliştirmiştir. IBM 2015 senesinde ilk 7 nanometre uzunlukta transistoru yaratmış, Lawrence Berkley Ulusal Laboratuvarı 2016 senesinde 1 nanometre büyüklüğünde bir transistoru dünyaya tanıtmıştır. Daha ufak ve daha süratli transistorlar kısa sürede bir bilgisayarın tüm belleğinin tek bir ufak çipe yerleştirilmesini sağlayabilir.
  • Esnetilebilen, bükülebilen ve katlanabilen elektronik eşyalar yavaş yavaş yaşamımıza girmeye adım atmıştır. Esnek telefonlar, katlanabilir elektronik kağıtlar, giysilere dikilebilen fotovoltaikler (ışığı elektrik enerjisine çeviren teknoloji) benzer biçimde gelişmelere yaşam kalitemizi arttırmaktadır.
  • Şu an piyasadaki devasa yükseklikte çözünürlüğünde olan ekranlar ve televizyonlar yalnız birkaç nanometre büyüklüğündeki kuantum noktalarını (QD) kullanarak fazlaca daha canlı renkler verirken daha azca enerji tüketmektedir. 

Tıp ve Sıhhat Hizmetlerindeki Gelişmeler

Nanoteknoloji şu an haiz olduğumuz tıbbi araçları, bilgiyi ve metotları genişletmekte ve geliştirmektedir. Nanotıp, nanoteknolojinin tıp alanına uygulanması, hastalıkların engellenmesi, teşhis edilmesi ve tedavi edilmesi için kati sonuçlar sunmaktadır.

  • Altın nanoparçacıklar potansiyel kanser tedavisi olarak klinik olarak araştırılmaktadır.
  • Nanoteknoloji yardımıyla yaratılan daha iyi görüntüleme ve teşhis araçları, hastalıkların daha erken teşhis edilmesinin ve kişiselleştirilmiş tedavi seçeneklerinin kullanılmasının yolunu açmaktadır.
  • Nanoteknoloji araştırmacıları lüzumlu ilacı direk kanserli hücreye vererek sıhhatli dokuya zarar gelmesini engelleyecek nanoparçacıklar geliştirmeye iş koşturmacasındadır. Bu kanser tedavisine yaklaşımımızı değiştireceği benzer biçimde kemoterapinin risklerini de ortadan kaldıracaktır.
  • Nanoteknolojininrejeneratif tıp (onarıcı tıp) alanında kullanılmasına yönelik araştırmalar kemik ve sinir dokusu mühendisliği benzer biçimde birçok değişik uygulama alanına yayılmıştır. Araştırmacılar, bigün organ nakli için kullanılacak organları üretebilmek amacı ile karmaşık dokuların üretilmesi üstüne iş koşturmacasındadır.
  • Nanotıp araştırmacıları Nanoteknoloji yolu ile aşıları geliştirmeye iş koşturmacasındadır. İğnesiz aşı sistemleri ve evrensel grip aşısı projeler arasındadır. 

Enerji Alanındaki Gelişmeler

Nanoteknoloji, geleneksel enerji kaynaklarının kullanımında uygulama alanı bulmuş olduğu benzer biçimde 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 naturel çevre üstündeki zararlarının azaltılması için iş koşturmacasındadır.

  • Nanoteknoloji ham petrolden benzin üretilmesinde verimi arttırmaktadır. Ek olarak daha verimli yanma ve daha düşük sürtünme ile otomobillerde ve elektrik santrallerinde benzin tüketiminin azalmasını elde etmiştir.
  • Karbon nanotüpler yardımıyla fazlaca daha düşük dirence haiz elektrik tellerinin üretilmesi için araştırmalar yapılmaktadır. Bu sayede elektrik hatları üstünde aktarma esnasında kaybedilen güç azaltılacaktır.
  • Nanoteknoloji yardımıyla güneş panellerinin verimi arttırılacak ve tutarları düşürülecektir. Yeni paneller kâğıt inceliğinde yapılabilecektir. Hatta son emekler güneş panellerinin “boya” olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
  • Nanoteknoloji daha çok enerji tutan, daha hafifçe, daha süratli şarj olan ve daha uzun süre şarjlı kalan bataryaların üretilmesinde kullanılmaktadır.
  • Nanoteknoloji ile üretilen materyaller kullanılarak rüzgâr değirmenlerinin kolları daha uzun, daha kuvvetli ve daha hafifçe yapılmakta, böylece üretilen elektrik artmaktadır.
  • Üretilen verimli aydınlatma sistemleri enerji tüketimini dünya genelinde azaltmayı amaçlamaktadır. 

Çevre Islahı

Nanoteknoloji enerji üretiminde verimi arttırabileceği benzer biçimde çevresel atıkların tespit edilmesi ve temizlenmesi için bizlere yardım da edebilir.

  • Nanoteknoloji suyun içindeki kirliliğin, düşük maliyet ile tespit edilip temizlenmesini sağlayarak, temiz ve ucuz içme suyu ihtiyacının karşılanmasına olanak elde edecektir.
  • Kimyasal reaksiyonlar ile yer altı suyundaki endüstriyel kirleticileri zararsız hale getiren nanoparçacıklar geliştirilmiştir. Bu işlem suyun temizlenmek için dışarı pompalanmasına kıyasla fazlaca daha ucuzdur.
  • Araştırmacılar potasyum mangan oksitten ufak teller ile örülmüş nano-kumaş “kâğıt havlular” üretmiştir. Bu havlular kendi ağırlıklarının yirmi katı petrolü emme kapasitesine haizdir.
  • Tayyare kabinlerinde kullanılan hava filtreleri Nanoteknoloji ile üretilmiş “mekanik filtrasyon” icra eden filtrelerdir. Filtrelerin içindeki fiber materyaller nano-ölçekte gözeneklere haizdir ve daha büyük parçacıkların geçmiş olmasına izin vermez. Ek olarak filtrelerin haiz olduğu kömür tabakalar kokunun geçişini engeller.
  • Nanoteknoloji ile meydana getirilen sensorlar ve solüsyonlar topraktaki ve havadaki kimyasal yada biyolojik ajanları eskisine nazaran fazlaca daha süratli ve büyük bir hassasiyetle tanımlamaktadır. NASA tarafınca geliştirilen bir sensor, akıllı telefon uzantısı aracılığı ile itfaiyecilerin yangıların etrafındaki hava standardını ölçmelerini sağlamaktadır.
  • Mühendisler geliştirdiklerinano-gözeneklere haiz ince film zarlar ile enerji tasarruflu desalinasyonu (tuzdan arındırma) mümkün kılmıştır. Molibendumdisülfür (MoS2) isminde bu zar, düzgüsel filtrelere nazaran iki ile beş kat arası daha çok su filtre etmektedir. 

Ulaşım Alanındaki Gelişmeler

Nanoteknoloji daha hafifçe, güvenli, akıllı ve verimli taşıtların yapılması için fazlaca fonksiyonlu materyallerin üretilmesini vaat etmektedir. Ek olarak ulaşım altyapısının geliştirilmesi de araştırma mevzusu olmuştur.

  • Nano-mühendislik ile üretilmiş alüminyum, çelik, asfalt, beton ve öteki çimentomsu materyaller ve bunların geri dönüştürülmüş formları otoyolların ve öteki ulaşım altyapısı parçalarının ömürlerinin uzatılması, performans ve dayanıklılıklarının arttırılmasında gelecek vaat etmektedir. Gelecekte kendi kendisini onarım eden ve üstünden enerji transferi yapılabilen yolar mümkün olacaktır.
  • Nanoteknoloji ile üretilmiş olan fazlaca hafifçe ve fazlaca kuvvetli materyaller tüm taşıtların üretiminde kullanılabilecek böylece taşıtların verimlilikleri arttırılabilecektir. Meydana getirilen hesaplara nazaran bir ticari uçağın ağırlığındaki yüzde yirmilik düşüş yakıt tüketimini yüzde on beş azaltacaktır.

Görüldüğü benzer biçimde birkaç düzine yıla yayılan kısa yolculuğunda Nanoteknoloji büyük yol alarak yaşamımıza girmiştir. Birçok bilimsel disiplinde ve değişik endüstrilerde kullanılan bu teknoloji gelecekte de ivmelenerek ilerlemeye devam edecektir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir