NanoTeknoloji

NanoTeknoloji

“Midget-çok küçük” anlamına gelen Yunanca bir kelimeden türeyen nano bir ölçü birimi ön ekidir ve milyarıncı parçayı gösterir Ancak genel olarak söylenecek olursa, nanoteknoloji maddeyi dolaylı olarak atom boyutuna yani “nano-boyutuna” indirgeme işidir 1974 yılında Tokyo Üniversitesinde Norio Taniguchi tarafından ortaya atılan nanoteknoloji mevcut teknolojilerin daha ileri düzeyde duyarlılık ve küçültülmesine dayalı olarak hızla ortaya çıkan teknolojilerdir Gelecekte bu teknoloji muhtemelen Moleküler Nanoteknolojisi (MNT) adıyla nano büyüklüğündeki boyutlarıyla yapı makineleri ve mekanizmalarını da içerecektir


Nanoteknoloji ölçü olarak “nanometre” adı verilen (kısa şekli nm) bir ölçme birimini kullanılır Her bir ölçüde 1 milyar nm vardır Her bir nm sadece üç ile 5 atom genişliğindedir Bunlar küçüktür Ortalama insan saç kalınlığının ~40,000 kez daha küçüktür
Natoteknolojinin bir yönü de süper küçük bilgisayarlar (bakteri büyüklüğünde) ya da milyarlarca dizüstü bilgisayar gücünde küp şeker büyüklügünde süper bilgisayarlar yada günümüzün bilgisayarlarindan trilyonlarca daha güçlü belirli bir büyüklükte masaüstü modelleri gibi nano boyutunda yapılabilmesidir


Nanoteknolojinin yüksek potansiyeli Kuantum fiziğinin kanunları sayesinde açığa çıkmakdatır Bu aşamada ve nano ölçülerde kuantum fizik yasaları devreye girer ve optik, elektronik, manyetik depolama, hesaplama, katalist ve diger alanlarda yeni uygulamalara olanak sağlar
Nanoteknolojisi genellikle genel-amaçlı teknoloji olarak adlandırılır Çünkü gerçeklestirildiği zaman nanoteknoloji neredeyse bütün sektörlerde ve toplumun her alanında önemli bir yeri olacaktır Daha iyi yapılmış, daha uzun süre dayanan, daha temiz, güvenli ve akıllı ürünleri evde, iletişimde, tıpta, ulaşımda, tarım ve endüstrinin her alanında kullanabileceğiz
İnsan vücudunda dolaşarak kanser hücrelerini yayılmadan bulup yok eden tibbi bir araç düşünün Yada çelikten çok daha hafif ama ondan on kat daha güçlü materyalleri…

Neden nanoteknolojisi duyarlı kullanılmalı?

Elektrik veya bilgisayarlar gibi nanoteknoloji de hayatımızın her aşamasında daha iyi olanaklar sunacak Fakat her yeni teknolojinin olduğu gibi nanoteknolojinin de iki yönlü kullanımı var, yani ticari kullanımı ve askeri kullanımı — askeri alanda nanoteknoloji sayesinde çok daha güçlü silahlar ve gözetleme araçları yapılabilecek Bu yüzden nanoteknoloji insanlar için yararları ile birlikte aynı zamanda bazı riskleride getirmektedir

Nanoteknolojinin önemli yanlarından biri de sadece daha iyi ürünler değil, aynı zamanda daha gelismişmiş üretim araçları sunmasıdır Bir bilgisayar veri dosyalarını kopyalayabilir — özellikle de çok düşük bir maliyetde yada ücretsiz olarak istediğiniz kadar kopya yapabilirsiniz İşte nanoteknolojide aynı bilgisayar örneğinde olduğu gibi herhangi bir şeyi üretmeyi aynı dosyaların kopyalanması kadar kolay ve ucuz hale getirebiliyor Bu yüzden nanoteknoloji bir çoğuna göre “sonraki sanayi devrimi” olarak adlandırılmaktadır

Nanoteknoloji sadece çok düşük maliyetle birçok yüksek kalitede ürünün yapılmasına olanak saglamayacak, aynı zamanda düşük maliyette ve aynı yüksek hızda yeni nano fabrikalarının da yapılmasını sağlayacaktır Nano teknolojisisin hızla artan bir teknoloji olarak adlandırılmasının nedeni kendi üretim araçlarını yeniden üretebilme yeteneğidir


Nanoteknoloji; daha hızlı, düşük maliyetli ve temiz üretim sistemi getirmektedir Üretim araçları katlanarak yeniden üretilebilecektir, böylece birkaç hafta içersinde birkaç nano fabrikası milyarlarca fabrikayı üretecektir Bu bir devrimsel, yenilikçi, güçlü ve potansiyel olarak da çok tehlikeli- ya da faydalı bir teknolojidir

Tüm bu gelişmeler ne kadar kısa zamanda gerçekleşebilir?

Genel tahminler bunun 20 ila 30 yıl arasında, hatta daha da geç olabileceği yönündedir Fakat optik, nano litografi, mekanik kimya ve 3 D prototip teknolojileri konusundaki kaydedilen hızlı ilerlemeler bu süreyi kısaltabilir Burada önemli olan sadece böyle bir gelişmenin ne kadar kısa bir zamanda yapılabileceği değil aynı zamanda bizim bu yeni teknojiye ne kadar hazır olabileceğimizdir

Belki kendimize aşağıdaki sorulardan bazılarını sorduğumuzda bu konuyu daha iyi algılayabiliriz
Bu teknolojiye kim sahip olacak?
Bu çok sınırlı mı olacak yoksa herkes erişebilecek mi?
Fakir ve zengin arasındaki farki kapatmak için ne yapacak?

Tehlikeli silahlar nasil kontrol altina alinacak ve tehlikeli kisilerin eline geçmesi engellenecek?
Bu soruların çogu 10 yıl önce ortaya atılmasına rağmen hala pek bir cevap bulmuş gibi görünmüyor
Bu teknolojinin ne zaman hayata geçirileceğini tam olarak söylemek zor, bunun bir nedeni de gizli askeri veya endüstriyel geliştirme programlarının normal bir vatandaşın bilgisi dışında ve büyük bir gizlilikle yürütülüyor olmasıdır
Tam ölçekli olarak nanoteknolojinin önümüzdeki beş veya on yıl içersinde geliştirilip geliştirilmeyeceğini kesin olarak söyleyemeyiz Fakat şimdiden ihtiyatı elden bırakmayıp bütün senaryolara karşı hazırlıklı olup nanoteknoloji ve gelişimini yakından takip etmeliyiz

TÜRKİYE'DE NANOTEKNOLOJİ

Yeni gelişmekte olan Nanoteknolojinin 2025 yılı itibariyle hayatımızı büyük ölçüde etkileyeceği düşünülmektedir Türkiye de şimdiden nanoteknolojiyi üretir hale gelebilmek için uygun adımlar atmaya başlamıştır En önemli gelişme Ulusal Nanoteknoloji Merkezi'nin (UNAM) kurulmasıdır Bu merkezin amacını Prof Dr Salim Çıracı şöyle ifade etmektedir:
"Geçen yüzyılın son çeyreğinde bilişim ve iletişim teknolojilerinde başlayan hızlı gelişmeler nanoteknolojiye yönelişi tetiklemiştir Dünya ülkeleri Nanoteknoloji araştırmalarına üniversite ve sanayi sektöründe büyük yatırımlar yaparken ülkemizde de nanobilim ve nanoteknoloji de bir mükemmeliyet merkezi oluşturmak fikri Devlet Planlama Teşkilatı (DPT) tarafından benimsenmiş ve Bilkent Üniversitesinde Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezinin (UNAM) kurulmasına karar verilmiştir Proje, Fizik, Kimya, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümlerinden ve Elektronik Mühendisliği Bölümünden çok değerli araştırmacılar tarafından yürütülmektedir Bu araştırmacılarımızdan bazıları yıllardır nanobilimin gelişmesine katkılar yapmış ve Avrupada nanoteknoloji programlarının şekillenmesine yardımcı olmuştur Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Laboratuvarı tamamlandıktan sonra Türkiye'deki bütün araştırmacılara ve bilim adamlarına açık olacaktır Belli zamanlarda araştırma konuları ilan edilecek ve bu araştırmalara ilgi duyan araştırıcılar projeleri ile başvuracaklar; kabul edilecek projeleri çerçevesinde laboratuvar olanaklarını yeni nanoteknoloji ürünlerini geliştirmek üzere kullabileceklerdir

Bu araştırmalarda yurt dışında çalışan bilim adamlarımızın da aktif bir şekilde yer almasını bekliyoruz Merkez, araştırma-geliştirme işlevleri yanında ülkemizde nanobilim ve nanoteknoloji konusunda uzman yetişmesinde aktif bir rol üstlenecektir Projede en önemli araştırma-geliştirme çalışmaları nanotekstil, fiber, nanofotonik- nanoelektronik ve spintronik aygıtlar, fiber lazerler, spektroskopi, nanodetektörler ve nanoölçeklerde ölçüm aletlerinin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşacaktır Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezinde yapılan yüksek lisans ve doktora tezlerinin kısa zamanda ürüne dönüşmesi ve öğrencilerimizin kendi işletmelerini kurarak uluslararası nanoteknoloji pazarına girmesi en büyük arzumuzdur Bu şekilde çok değerli beyinlerimiz dışarıya ihraç edilmek yerine ülkemizin refahına katkıda bulunacaktır, ülkemiz modern teknolojide mesafe kaydedecektir" UNAM binasının inşaatı devam etmektedir Temmuz 2007'de çalışmalara başlanacağı düşünülmektedir

Nano Teknolojisi - 21nci Yüzyilin Teknolojisi

Yıllar önce bir odayı tek başlarına dolduran bilgisayarlar, önce masa üstlerimize, ardından dizüstlerine, şimdilerde de cebimize girecek kadar küçüldüler Mikron boyutlarında hayatımıza giren gelişmelerse sadece bilgi işlemle sınırlı kalmıyor Tarımdan tıbba, mikro mekanikten yongalara dek hemen her alanda nano teknolojinin günlük hayatımıza neler katacağını araştırdık

Hemen her gün mikron boyutlarında yaşanan gelişmeler sadece masaüstü ya da diz üstü sistemler için geçerli olmaktan çıktıBilgi işlemci arenasındaki yarışta hayati önem taşıyan nano teknoloji, artık hayatımızın her noktasında kendini gösteriyorTarım, biyoloji, mekanik, elektronik, tıp ve kimya alanlarında uygulanan yeni yöntemlerde de, nano teknolojinin nimetlerinden faydalanılıyorBu sayede geliştirilen yeni ürün, hizmet ve yöntemler, günlük hayatımıza girmeye hazırlanıyorGeçmişine baktığımızda ‘taze’ olarak nitelendirebileceğimiz nano teknoloji üzerine yapılan çalışmalara artarken, ciddi firma ve akademik kurumların bu alana yaptığı yatırımlar milyar dolarlara ulaşmış durumda Hal böyleyken nano teknolojinin getirilerinin somut örneklere dönüşmesi ise çok şaşırtıcı değil Şimdi, bilim kurgudan gerçeğe dönüşen yeniliklerin hayatımıza neler getirdiğine göz atalım…

Her geçen gün hızla ilerleyen teknolojinin sokaktaki insana yaşayan yüzü öncelikle cihaz boyutlarında yaşanan hızlı küçülme Hepimizin bildiği gibi ilk bilgisayar bir oda kadar büyüktü ve yaptıkları işlemi ve hızlarını bugünkü modellerle kıyaslamak bile şu an için çok anlamsız bir davranış olarak değerlendirilebilir Günümüzde çok güçlü bir bilgisayarın bir saat büyüklüğünde olabileceğini ve günlerce şarj edilmeden çalışabileceğini duyduğumuzda ‘neden olmasın’ diyebiliyoruzBundan 15 yıl önce ise 10MHz hızındaki işlemciler kullanıyorduk Bugünse 2GHz ‘lik bir işlemci için ise ‘idare eder’ dediğimiz bile oluyor 15 yıl sonraysa ‘Vay be,o zamanlar 2GHz ‘lik işlemciler kullanırdık’ diyerek kendi kendimize güleceğiz

Değişim sınırlarına artık daha yakınız
Bir oda büyüklüğündeki bir bilgisayarın cebimize sığacak boyutlara getirilmesi elbette zorAma bu aşamadan sonra işlerin daha da zorlaştığı kesinÇünkü bileşenlerdeki küçültme devam ettiği sürece farklı teknolojilerin kullanılması gerekiyorBir üretim teknolojisinin sınır noktasına ulaşıldığında daha başarılı yeni bir teknolojinin hazır olması gerekiyor Tahmin edebileceğiniz gibi her yeni teknoloji yeni bir yatırım ve öğrenme - alışma süreci gerektiriyor
Büyük gelişim,ne çok basit bir noktadan; elektrik akımının var ve yok olmasından (0 ve 1) başlamış olan bilgisayarlarda, birçok ince ayağı bulunan devre elemanları yani yongalar kullanılıyor Silikondan üretilen yongaların içine ancak mikroskopla incelenebilecek kadar küçük olan birçok transistorlar birkaç mm² ‘lik alana sığdırılmak zorundadır Bugün bilgisayarlarımızda kullandığımız bir yongayı eski tip transistorlarla baskılı devre (PCB)

üzerine dizmek istersel bir ev veya bina büyüklüğünde bir PC sahibi olmamız normaldir Tabii böyle dev bir bilgisayarın PCB üzerindeki düzgün sinyal trafiğini ve yeterli elektrik akımını sağlaması gerçek bir başarı olacaktır Kısaca eski teknolojiyle şu anki PC ‘lerimizin geldiği seviyeyi yakalamak mümkün değil

Karşılaşılan sorunlar

Daha hızlı yongaların oluşturulmasında yaşanan en büyük engel devre elemanlarının üzerinde bulunan akıma olan direnci ve bunu oluşturduğu yüksek ısıMikron düzeyinde bir araya getirilmiş milyonlarca transistor öngörülen ısının üzerine çıkarak hatalara veya yonganın zarar görmesine neden olabiliyor
‘Electromgration’ adı verilen bu olayın yonganın zarar görmesine neden oluyor ‘Electromigration’ metal atomlarının ince tabakalara bölünmüş yonganın yapısında yer değiştirmesiyle meydana geliyor Böyle bir durumla karşılaşmak istemiyorsanız overclock (hızaşırtma) yapmaktan kaçınmalısınızDiğer bir sorunsa giderek gelişen yonga oluşturma teknolojilerinin yongalarda daha küçük devre elemanlarının bulunabilmesini sağlaması Fakat bu küçülmenin bir sınır var Yeni teknolojiler bu sınırı giderek zorlasa da bu minik transistor ler birkaç tane molekülden oluşan bir hale gelince transistor görevini gerçekleştiremeyecek
Yonga oluşturmada kullanılan yeni teknolojiler ve materyaller her yıl ‘en fazla şu kadar küçülebilirler’ tahmininde değişikliğe neden oluyor Şu an geleceğin silikon yongaları filanca mikron teknolojisiyle üretilir denirse bile bu açıklama çok geçmeden değiştirilmek zorunda Fakat yonga üreticisi firmaların mevcut teknolojilerini hesaba katarak yaptıkları üretim planları gelecek vaat ediyorBüyük yonga üreticisi firmalar mevcut yonga basım tekniklerinin sınırlarını iyi bildiklerinden yonga oluşturma teknolojileri üzerinde çalışıyorlar Bu teknolojiler ne kadar ileriyse o kadar çok transistoru yonga paketine sığdırabilmek mümkün oluyor Ayrıca bu yongalar daha az güç harcıyor ve daha az ısınıyor Doğal olarak bu özellikteki yongaları yüksek frekansta çalıştırarak işlem performansını da artırıyorsunuz Ayrıca yongaların tasarımı, işlemcilerin ısı üretme ve yüksek saat hızlarında tutarlı çalışabilmelerini etkiliyor Yonga üretiminde kullanılan yöntem aynı tasarıma sahip iki yongadan birinin diğerine göre daha hızlı olabilmesini sağlıyorDaha küçük transistorlara sahip yongalar (mesela işlemciler), ürettiği ısıyı daha iyi dağıtabiliyorlar Küçük transistorlara sahip yongalar daha düşük voltaj ve yüksek frekansla nispeten yüksek işlem döngülerine ulaşabiliyor

Alternatif yonga üretimi teknikleri

Yongalara bakır bağlantıların kullanımı alüminyuma göre daha iyi sonuç vererek sınırların biraz daha zorlanabilmesini sağlıyorÖnderliğini IBM firmasının yaptığı yalıtımlı silikon SOI (Silicon On Insulation) uygulaması yongalara %20 gibi olası bir performans artışını getiriyorMevcut yonga basım sistemlerinin değiştirmeden SOI ’nin sağlayacağı ek performans yonga üreticilerinin dikkatini çekti
Diğer yandan Intel ‘in Moore Yasası ‘nı devam ettirmek ve başka alanlara yaymak için yeni silikon teknolojileri ve malzemeler üzerinde gerçekleştirdiği araştırma ve geliştirme çalışmaları arasında; Aşırı Morötesi Litografisi (Extreme Ultraviolet lithography), gerilmeli silikon (strained silicon) yeni transistor dielektrik teknolojileri gibi yenilikler bulunuyor Intel ‘in gelecek on yılın ikinci yarısında üretmeyi planladığı yüksek hızlı Terahetz transistorlar üzerindeki araştırma projeleri, yüksek performanslı , düzlemsel olmayan, üç geçetli deneysel CMOS transistorlar üzerine odaklanmış durumda Bu tür bir farklı transistor yapısı ile mevcut düzlemsel tasarım yapısı ile mevcut düzlemsel tasarım yerine üç boyutlu bir mimari kullanılması, transistor geçitlerini yüzey alanını arttıracak Bu da performansı yükselterek yüksek hızlı işlemcilerin yapılmasına olanak tanıyacak Üretim tekniklerinin değişmesine rağmen gerçekleştirilmesi gereken transistor boyutlarının mümkün olduğunca küçültülmesi

Nedir Moore Yasası?

1965 yılında ntel ‘in kurucularından olan Gordon Moore ‘un ortaya attığı Moore yasasına göre işlemcilerdeki transistor sayısı 18 ayda bir ikiye katlanırMoore, bu yasanın sonraki on yıl boyunca geçerliliğini koruyacağını tahmin etmişti ama Intel bu yasayı günümüze kadar çiğnemeden devam ettirmeyi başardı

Atomlar ve nano teknoloji

Doğanın temel taşını oluşturan atomların gözle görülemeyecek kadar küçük olduğunu hepimiz biliyoruz Bu atomların dizilişleri sonucunda farklı tür malzemeler meydana gelmekte Örneğin, eğer kömür atomlarının sıralanışı değiştirilebilseydi elmas bile elde edilebilirdiGünümüzde moleküler düzeyde üretim yöntemleri açısından çok da ileri bir durumda olmadığımızı rahatlıkla söyleyebilirizGünlük yaşamın çoğu alanında yapabildiğimiz işlemler, öğütme, ezme ve ısıtma gibi yöntemlerle maddeleri şekillendirmek
Georgia Tech Üniversitesi profesörlerinden Ralph C Merkle ‘in günümüzdeki işleme teknolojisi ile çok güzel bir benzetmesi var: “Şu anda gerçekleştirebildiğimiz işlemler, elerinde boks eldivenleri olan bir kişinin lego oyuncaklar ile bir şeyler yapmasına benzetilebilirBu küçük lego parçalarının kullanarak bir şeyler yapabilirsiniz, ama yaptıklarınız oldukça kaba bir halde olurHalbuki bu parçaları hassas bir şekilde bir araya getirebilirsek çok daha hızlı bir biçimde daha hassas ürünler ortaya çıkabiliriz İşte bu noktada nano teknoloji devreye giriyorNano teknoloji sayesinde bu eldivenleri çıkarma imkanına sahip olacağızDoğanın temel taşlarını oluşturan atomları ucuz bir biçimde ve kolayca düzenleyebileceğiz Bu şekilde üretilen ürünler daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassa özelliklerle donatılmış olacak”

Nano teknoloji nedir?

Nano teknoloji, atomların tek tek kullanılarak, yalnızca çalışabilen değil, iş gören, makro, dünyada olmayan niteliklere sahip aygıtların üretilmesi ve kullanılmasını amaçlayan bir alanTürkçe ‘ye ‘moleküler üretim’ diye çevrilebilecek nano teknoloji kavramı, son yıllarda çokça adından söz ettirmekte Bir nanometre, milimetrenin milyonda biri Bir başka ifadeyle, insan saçının çapının yüzde binde biri nanometreye denk geliyorNano değeri, maddenin atomdan önceki son basamağını gösteriyor Nanometre terimi, antik Yunanca ‘da ‘cüce’ anlamına gelen ‘nano’ kökünden geliyorNano teknolojinin bir başka tanımıysa, üretilmek istenen maddenin, atomlarından başlayarak yapılması Kavramı ilk defa dile getiren Amerika Birleşik Devlerin ‘den Eric Drexler ‘dirNano teknoloji üzerine yoğunlaşan Foresight Enstitüsü ‘nin kurucusu plan Drexler, ünlü MIT laboratuarındaki eğitimi sırasında, biyolojik sistemlerden esinlenerek, moleküler makineler yapılabileceğini önermiş, nano teknoloji kavramını ortaya atan kişi olmuştur

Nano teknolojinin hedefleri

• Uygun atomları ya da molekülleri doğru biçimde bir araya getirerek istenen yapıyı oluşturmak
• Yapı bölümlerinin kontrollü biçimde kendi kendilerinin kopyalamalarını ve büyümelerini sağlamak
• Moore Yasası ile öngörülmüş ve gerçekleşmiş olandan çok daha hızlı bir gelişme sağlamak(Moore Yasası üzerinde diretmelerinin sebebi ne anlamadım)
• Canlı yapılara cansız yapılanların bir arada işlev görmesini sağlamak
Büyük devletler savunma sanayinin gelişmesi adında bu çalışmalara yüz milyonlarca dolar aktarıyor Nano tabanlı projeler arasında bir hafta uykusuz kalabilmesine rağmen yüksek performansından hiç bir şey kaybetmeyen süper askerler, insansız uçabilen ve arıza yaptığında kendini tamir edebilen uçaklar gibi çalışmalar bulunuyor

Nano teknolojiye 86 milyar dolar

ABD,Japonya,Almanya,İngiltere,Çin,Avustralya,Rus ya ve hatta Singapur ile Tayvan gibi ülkeler , nano teknoloji konusunda sürekli olarak çalışıyor Pazar araştırma şirketi Lux Research ‘ün yayınladığı rapora göre, özel şirketler ve üniversiteler 2004 yılı boyunca nano teknoloji araştırmalarına 86 milyar dolar ödenek aktaracak Bu rakamın şimdiye kadar sektörde akan en yüksek rakam olduğu belirtiliyorAralarında General Electric ve Intel gibi devlerin de bulunduğu 1500 şirket, nano teknoloji adına giderek artan oranlarda yatırım yapıyorYapılan araştırmalar, 2004 yılında hükümetlerin nano teknolojiye daha fazla para ayırdığını ve bunun bu anlamdaki son yıl olacağını gösteriyor
Bu yıl (2004) harcanacağı öngörülen 86 milyar doların yaklaşık 46 milyar doları hükümetlere bağlı kurumlar tarafından karşılanacakABD hükümeti 16 milyar dolar ile nano teknolojiye en çok kaynak ayıran devlet(beni hiç şaşırtmadı)
Asya ülkelerinin tümünün toplam nano teknoloji bütçesi ise 16 milyar dolarAvrupa ülkelerinin ise 13 milyar dolarda kaldığı biliniyor Teknoloji uzmanları, Avrupa ekonomilerinin nano teknoloji konusunda ABD ve Asya ‘yı yakalayabilmesi için yılda en az 6 milyar Euro yatırım yapılması gerektiği dile getiriyor
Tahminlere göre 2015 yılında toplam nano teknoloji pazarı 1 trilyon dolara ulaşacakHal böyle olunca üniversiteler, firmalar ve yatırımcılar teknoloji patentleri almak için büyük uğraş içindeler Sadece 2003 yılında dünya genelinde 8 binin üzerinde nano teknoloji patenti alındıEn çok patent alan firmalarsa IBM, Canon, Micron ve 3M şirketleri

Ülkemizdeki durum

Ülkemizde sadece Gebze İleri teknoloji Enstitüsü, Sabancı, Bilkent, ODTÜ ve ITÜ ‘de küçük çaplı çalışmalar var Nano teknoloji çağı için ülkede 77 üniversitenin birlikte çalışması şartNano teknolojinin açıklanması ve herkesin öneminin kavraması gerekiyor Özellikle üniversitelerde ilgili bölümler açılmalı ve gençlerin dikkati çekilmeli Trboloji alanında bir deha olarak kabul edilen bilim adamı Prof Dr Ali Erdemir nano teknoloji kullanarak geliştirdiği yapay elmas özelliği taşıyan buluşuyla Nobeli R&D ödülünü üçüncü kez kazandı Prof Erdemir ‘e ödül kazandıran yeni buluşu, karbür temelli malzemelerin nano yapılı, bütünleştirilmiş bir karbon tabakasına dönüştürülmesiyle ilgili Sayısız cihazda kullanılabileceği belirtilen karbon teknolojisi ile karbon gazların büyüklüğü 5-10 nanometre boyutuna kadar indirilebiliyor Prof Erdemir ’in geliştirdiği nano özellikli karbon elmas tabakada sürtünme katsayısı çok düşük: bunun yanında ısıya dayanıklılığı ise son derece yüksek Her iki özellik de beklentileri karşılayacak kadar güzel bir başlangıç 1977 yılında İTÜ Metalürji bölümünden mezun olan ve 1987 yılından beri de ABD ‘de Chicago kenti yakınlarında bulunan Argon laboratuarında araştırmalarını sürdüren Prof Erdemir, geliştirdiği maddenin ,suni bir elmas gibi düşünülebileceği ve aynen gerçek elmasın özelliğine sahip olduğunu kaydediyor Geliştirilen bu teknik ile kesici ve delici aletlerin uçları ısıya çok dayanıklı bir hale getirilebilecek Diğer yandan uzay araçlarında kullanılan birçok cihazda uzun ömürlü olabilecek

Diğer alternatif uygulamalar

Çok hafif ve dayanıklı olacak nano materyaller yapılacak araba, uçak, ve uzat araçları ile çok az enerji tüketimi ile daha uzun ve güvenli yolculuklar yapılabilecek Ayrıca doğada mevcut birçok teknoloji hayata geçirilebilecek Lotus çiçeği yaprağının hiç ıslanmaması ve kirlenmemesi özelliğini bu şekilde aydınlatmak mümkün olabilir Çözüm bulunduktan sonra kirlenmeye ıslanmaya kaşıklar, çatallar, elbiseler üretilebilecek Diğer yandan sağlık alanına yönelik olarak yapılacak akıllı nano robotlar, hastalığı teşhisini koymada önemli görevler üstlenecek ve gerektiğinde hastalıklı bölgelere ilaç vererek tedavi gücünü arttıracaklar Ayrıca, otomotiv sektörünün en önemli sorunlarından biri olan araçların üzerindeki boyaların çizilmesi ve kaportaların aşınması sorunu da nano teknoloji sayesinde çözülecek
Nano teknoloji ile işlenmiş gümüş, bakterilerin üremesini engelleyebiliyor yada yaşamlarını zorlaştırıyorNano gümüş olarak adlandırılan işlem bir aşı görevi üstleniyor Nano gümüş kaplanan yüzeyler bakterilere geçit vermiyorAsıl uygulama alanları, bakterisiz ve mikropsuz ortamların yaratılması gereken ortamlarÖzellikle hastaneler ve mutfaklar için oldukça faydalı olacak bir buluş

Kendi kendini temizleyen pencere

Pimapen, kendi kendini temizleyen, bir başka değişiyle hiç kirlenmeyen bir pencere modeli üretmek için kolları sıvamış durumda Bu tip ürünler, yurt dışındaki teknoloji fuarlarında yeni yeni tanıtılıyor Pimapen ‘in 20 yılı dolayısı ile düzenlenen basın toplantısında tanıtılan bu proje de nano teknolojiye dayanıyor Firma bu amaca yönelik laboratuar çalışmalarını sürdürüyor Başka bir ilginç uygulama ise şöyle: Külçe altın oda sıcaklığında tepkimeye girmemesine rağmen 3-5 nanometre boyutlarına getirildiğinde pek çok tepkimeyi tetikleyebiliyor Nano altınların özelliğini fark eden bir Japon firması koku yok ediciler geliştirmiş Bu koku yok ediciler tuvaletler için biçilmiş kaftan Bir iki nanometre çapında, kamış biçimli, moleküler olan karbon nano tüpler, biçimlerine bağlı olarak elektriği metal yada yarı iletken özellikte taşıyorlar
Nano teknolojik çalışmalara güzel bir örnek olarak Israilli bilim adamlarının projesi verilebilir Israilli bilim adamları biyolojik molekülleri bir test tüpü içinde bir bilgisayar oluşturmayı başardılar Bu çalışma, bir milimetrenin onda biri hacmindeki su damlacığı içinde 1 trilyon bilgisayarın bir arada bulunarak aynı anda işlem yapmaları anlamına geliyor Bu araştırmanın ileride insan, hayvan ve bitki bedenindeki biyokimyasal ortamla etkileşerek önemli biyolojik ve farmakolojik uygulamalara olanak sağlayacak bilgisayarların geliştirilmesine yol açabileceği ortada

Sağlık alanında amaçlanan gelişmeler

Nano teknolojilerinin sağlık alanında da önemli gelişmelere yol açacağı belirtiliyorGelişmelerin özellikle kanser tedavisinde yeni açılımlar yaratacağı düşünülüyor Yakın bir zamanda, kanser tedavisinde kullanılan kemoterapi ve radyoterapi yöntemlerinin ortadan kalkacağını söylemek yanlış olmaz Hayal edilenlerse şaşırtıcı: Nano konteynırlar ile ilaçları vücudumuzun istenilen bir bölümüne güvenli bir şekilde ulaştırabileceğiz Nano robotlar ile hücrelerimizi onarıp, vücudun bağışıklık sistemini kontrol altında tutabileceğiz Kemik içi protezler de bu teknoloji kullanılarak yapılacak Kanser vakalarında kullanılan ilaçlar, kanserli hücrelere ulaşamadan etkisini yitiriyor Ama nano partikülleri bu konuda daha ısrarcı; kanserli hücrelerin büyümesini önlüyor ve onları yok ediyor Ayrıca ameliyatlarda kullanılan aletlerin geliştirilmesinden kimya ve elektronik alanındaki gelişmelere kadar nano teknolojinin kullanım alnı çok geniş Vücuda gönderilecek programlanabilir makinelerin kullanımları çok geniş olabilir Hatta vücuda ek bir bağışıklık sistemi de kazandırabilirler Hedef hücrelerin özellikleri programlandığında, mesela grip virüslerine saldırabilirler ve bünye hastalanmadan virüs istilasını durdurabilir Aynı zamanda vücuttaki her bulguyu rapor edip doktorluk da yapabilirler

Tarım ve gıda bilimlerindeki beklentiler

Tarım ürünlerimiz yemek masamıza gelmeden önce birçok çevresel etli altında kalmakta Diğer yandan yetiştiricilerin ekim, sulama, gübreleme gibi işlemleri yaparken en doğru kararları vermeleri oldukça önemlidir Bu ürünlerin kötü hava koşullarına, yabani hayvanlara, otlara ve böceklere karşı zaman kaybetmeden korunması gerekiyor Tarladaki ürünlerin her gün takibi ve kontrolü sayesinde kritik sağlık problemlerinin önüne geçilebilir
Görüldüğü gibi nano teknolojinin hayatımıza kazandıracağı çok sayıda nimet bulunuyor Bunların hepsinin kısa sürede gerçekleşmesini elbette bekleyemeyiz Diğer yandan geliştirme işlemci süresince çalışmaların iyi biçimde kontrol edilmesi ve adımların planlı şekilde atılması şart Ünlü bilim kurgu yazarı Michael Crichton ‘ın Prey (Türkçe sürümündeki adı Av) adlı romanındaki ana tema nano teknoloji Kitapta nano teknolojinin geliştirilmesi sonucunda yaşanabilecek aksilikler kaleme alınmış ve kontrol dışına çıkan çalışmalar sonucunda robotların hızla çoğalarak insanlığa karşı bir tehdit oluşturabileceği anlatılıyor

İnsanlık tarihi de gelecekte ortaya çıkacak tehlikeleri anlatanlarda dolu Bu konudaki en çarpıcı örnek Unabomber Gerçek ismi Theodore Kaczynski olan Unabomber, 17 yıl boyunca üniversitelerde bilgisayar ve genetik konularında araştırma yapan bilim adamlarına öncelikli olmak üzere, çeşitli kişilere bombalı paketler gönderip sonunda teknolojik ilerlemenin insanlığı mahvedeceğin anlatan bir manifestoyu New York Times ve diğer önemli yayın organlarında bomba tehdidi ile yayınlatmış biri Elbette bu görüşte başka kimselerde var Ama görünen o ki ilerleme her zaman devam etmekte ve bu böyle sürecektir

Nanobilgisayarlara yönelik önemli gelişmeler var

Science dergisinde yayımlanan iki makale, nanobilgisayarlar konusundaki gelişmeler için bir umut ışığı oldu Yapılan araştırmalar, moleküler ölçekli elektronik uygulamarı ilk kez ‘parça’ düzeyinde çıkarıp, çalışabilen ‘devre’ düzeyine taşıyor Ama 1 trilyon devreyi 1 cm² alana sığdırıp bağlantılarını geliştirmek, çalışırken moleküler yapılarının değişmesinin önlemek, bütün bunları hızlı ve ucuz bir biçimde yapmak pek de kolay görünmüyor Silikon çok küçük boyutlarda detektörler yapmak için ideal, ama umut verici bir madde daha var: Karbon nanotüpler 1991 ‘de, bir Japon araştırmacı tarafından tesadüfen keşfedilen nanotüpler, içi boş silindir halinde sarılmış karbon atomu yaprakları Çelikten 10 kat güçlü, 6 kez hafif olan nanotüpler, köprü, uçak ve uzay asansörü yapmaya çok uygun Tek sorun, laboratuar kaynaklı en uzun nanotüpün 10 milimetre boyunda olması Nanotüp yataklar ise hemen hiç sürtünüp aşınmıyor, çünkü karbonun bütün kimyasal bağları kullanılıyor

Kuantum bilgisayarları neleri değiştirebilir?

Silikon bilgisayarlara alternatif arama çabasında ‘Josephson bitişimleri’ ve ‘Optik anahtarlar’ gibi bazı teknolojiler işlem gücü konusunda büyük gelişmeler vaat ettiler; gakat teknik engeller bu teknolojilerin sadece teoride kalmasıyla sonuçlandı Günümüzde bilim adamları Kuantum mekaniği esaslarına göre çalışan, bilgisayarlar üzerinde çalışıyorlar Kuantum bilgisayarlar silikon bilgisayarlara göre bir takım potansiyel üstünlüklere sahip olsa da, herhangi bir teknolojiyi geliştirmek için geçen zaman, azımsanmayacak kadar çok Elektron tüplerden günümüz yongalarına ulaşmak ne kadar zaman aldıysa, belki çok daha fazlası Kuantum bilgisayarların kullanılır hale gelmesi için harcanacak Kuantum bilgisayarları silikon bilgisayarlara rakip olabilir biçimde bir düşünce şu an için epey uzak bir tahmin Ama Kloroform içindeki hidrojen ve klor atomlarının bizim için hesap yapması oldukça fantastik bir düşünce olsa da, bu mümkün Kuantum bilgisayarlarında şu an mümkün olan en basit algoritmo gerçekleşebiliyor Kuantum bilgisayarlarının ticari ve bilimsel amaçlarla var olması içinse uzunca bir süre beklememiz gerekebilir

Bit’lerden Qubit’lere

Kuantum bilgisayarlarında günümüzdeki bilgisayarların çalışma prensibi olan bit, yani 0 ve 1 kullanılıyor Fakat bir farkla ‘Qubits’ olarak bilinen bit Kuantum teorisine eş zamanlı biçimde hem 1 hem de 0 olabiliyor Kuantum fizikçileri bu hem 1’i hem de 0’ı aynı anda ifade edebilme halinin Superposition olarak nitelendiriyorlar Potansiyel olarak sayısız Superposition bulunması, çok sayıda eşzamanlı işlemin yapılabilmesi demek Günümüz bilgisayarlarında en iyi ihtimalle 30nm aralığına inebilen transistorların yerini, moleküler büyüklüğündeki Qubit ‘ler alıyorQubit ‘lerin molekül düzeyinde olması küçük ve yüksek performanslı bilgisayarların oluşturulabilmesi anlamına geliyor Günümüz bilgisayarları, trilyonlarca bayt bilgi içinde bir kelimeyi bir aya yakın sürede bulabilirken, eşzamanlı işlem yapabilen Kuantum bilgisayarları bu işi teoride yarım saate indirebilir Kuantum bilgisayarları moleküler düzeyde olduğundan bu hesaplamanın sonucu almak hesaplamayı yapan oluşum, yani Superposition ‘ı olumsuz etkileyebiliyor
Bilim adamları Superposition ‘ı etkilemeden almada manyetik rezonans (MR) tekniğinin kullanıyorlar Şu an Kuantum bilgisayarlarının silikon yongalarla karşılaştırmak haksızlık PC ‘lerimiz saniyede birkaç milyar işlem yapabilirken kuantum bilgisayarlar için bu rakam birkaç bin civarında Fakat Kuantum bilgisayarları alanında sevindirici gelişmeler de var Rowland Enstitüsü ve Harvard – Smithsonian astrofizik merkezinden bilim adamlarının oluşturduğu diğer bir grup bilim adamı ışığı yavaşlatıp durdurabilmeyi başardılar Harvard – Smithsonian astrofizik merkezinden bilim adamları, fotonlar bir gaz bölmesinde durdurmayı başardılar Fotonların bu biçimde maniple edebilmesi Kuantum bilgisayarda ve bunların fiber optik kablolarla birbirlerine veri iletiminde kullanılabilmesi oldukça heycanlandırıcı

Sonuç

15 sene önce 8MHz hızında çalışan PC ‘leri kullanıyorduk ve 3GHz gibi hızlara ulaşmak inanılmaz gibi görünüyordu Acaba 10 sene sonra da o zamanlar 24GHz PC ‘leri kullanırdık diyerek gelinen noktaya inanamayacak mıyız? Bilim adamlarının yürüttüğü çalışmalar hiç durmadan devam ediyor Atomları arasındaki bağlar ve bu bağlarda yapılacak değişiklerle ne gibi farklı sonuçlar elde edebileceği araştırılıyor Araştırmalar sonucunda küçük de olsa sevindirici gelişmeler var ve bu sayede daha büyük adımlar atılabilecek Bu değişikliklerin ne zaman gerçekleşeceği bilinmese de hedef ortada Dünya genelindeki bu çalışmalara bizlerin seyirci kalmaması, aksine her alanda olduğu gibi nano teknoloji konusunda da belirli yatırımların yapılması şart