|
Prof. Dr. Sinsi
|
Nanoteknoloji Ve Mikrodünyadaki Yaratılış
NANOTEKNOLOJİ VE MİKRODÜNYADAKİ YARATILIŞ
Teknoloji ilerledikçe kullandığımız araçların boyutları giderek küçülüyor İlk bilgisayar bir oda kadar büyüktü Önce bir çalışma masasının, sonra da dizlerin üstüne konabilecek kadar küçüldü Şimdi ise cebimizde taşınabilecek büyüklükte olanları bile var Peki acaba teknolojik ürünlerdeki küçülme süreci ne kadar devam edebilir? Mesela bir tuz tanesinden bile daha küçük motor, ya da toz zerresi kadar bir bilgisayar devresi yapmak mümkün müdür?
Şu anki en hızlı bilgisayardan kat kat daha iyi bir bilgisayarın bir yüzüğün içine sığdırıldığını ve şarj etmeden günlerce kullanabildiğinizi bir düşünün Şimdilik bu bilgisayarı sadece hayal edebiliriz Çünkü böyle bir bilgisayarı oluşturacak bileşenleri henüz yapamıyoruz, bilim adamlarının önünde teknik olarak aşılması gereken bir yığın sorun var Peki ya atom boyutunda makineler yapmaya çalışsaydık?
Herkes atomların gözle görülemeyecek kadar küçük olduğunu bilir Ama ne kadar küçük? Bunu zihnimizde canlandırabilmek için şöyle bir örnek verebiliriz Avucunuzun içine 12 gram kömür tozu aldığınızı ve tam 3 milyar insanı da bu tozun içinde atomları saymakla görevlendirmiş olun Her insan günde sekiz saat çalışsın ve saniyede bir atom saysın 3 milyar insanın katıldığı bu sayma işlemi tam "20 milyon yıl" sürerdi
Şu anda yeryüzünde atom boyutunda motorlar, yataklar, pompalar, otomatik kapılar, bilgisayarlar mevcut Üstelik hepsi de milyonlarca yıldır aksamadan işliyor Bu olağanüstü makineler canlıları oluşturan hücrelerin içinde görev yapıyorlar Bu makinelerle ilgili olarak bilimsel bir kaynakta şu ifadeler yer almaktadır:
" Belli bir plana göre atom üstüne atom koyarak proteinleri ve diğer molekülleri oluşturuyorlar Döner mil yatakları çok çeşitlidir: birçok ilkel bakteride DNA'yı çevreleyen ve onun üstünde kayan kıskaçlar bulunur Kendi hücrelerimizde bulunan motorlar, hareket ettirmek için değil, enerji yaratmak için çalışırlar Hücrelerimizde her molekül çeşidi için özel pompalar var Bunlar hücreye girmesi gereken iyon, aminoasit, şeker, vitamin vesaireyi seçerek hücre içine yığıyorlar Hücrelerde ayrıca moleküler bilgisayarlar da var; bunlarsa çevrelerindeki moleküllerin yoğunluğunu okuyup buna göre biçim değiştirerek yapılması gereken görevi hesaplıyorlar" (Goorsell, D S, "Biomolecules and Nanotechnology", American Scientist, Mayıs-Haziran 2000)
Bu makinelerin boyutları metrenin milyarda biri ya da başka bir deyişle milimetrenin milyonda biri kadardır Kusursuz işleyişleri bilim adamlarını hem hayrete sürüklemekte hem de benzeri sistemler yapma konusunda ilham vermektedir
Teknolojinin, büyüklüğü metrenin 100 milyon ile 1 milyarda biri arasında değişen malzemelerin üretimi, montajı ve kullanımı ile ilgilenen koluna Nanoteknoloji adı verilmektedir Yüzüğün içine sığdırmayı hayal ettiğimiz bilgisayar bir yana, bir toz zerreciği nanoteknoloji dünyasına sığamayacak kadar dev bir yapıdır
Nanoteknoloji, atomları tek tek kullanarak, yalnızca çalışabilen değil, iş gören, makrodünyada olmayan niteliklere sahip aygıtların üretilmesini ve kullanılmasını amaçlayan bir alandır
Kanserli hücreleri arayıp bulan ve içlerine girip özel ilaçlardan oluşan yüklerini boşaltan, onarım yapan yarı mekanik, yarı biyolojik araçlar, yolları, evleri temizleyecek bir nanorobotlar ordusu, nanometre (milyarda bir metre) kalınlığındaki tellerden akan elektronların sağladığı, akıl almaz hızda ve genişlikte iletişim ve hesaplama gücü Nanoteknolojide bir sınır yoktur, yapılabilecekler uzmanların hayal gücüne kalmıştır
IBM 1993 yılında 14 nanometre uzunluğunda bir bakır temel üzerine demir atomlarını eliptik bir biçimde dizdi Bu düzenek 1 ve 0'ları temsil eden atomlar sayesinde bilgi saklayabilme özelliğine sahipti IBM'in 'kuantum havuz' olarak adlandırılan bu buluşu, bilinen en eski bilgi taşıyıcı nano-yapılardan biri olan nezle virüsünden, çok az daha küçük Bu virüsün 20 kenarlı, birbirine bağlı proteinlerden oluşan kabuğu, yaklaşık 7000 nükleotid barındıran bir RNA zincirini koruyor Kısacası virüsler içlerindeki 7000 byte'lık bilgiyi kopyalayarak çoğalan bir nano-makine olarak düşünülebilir IBM'in buluşu ile nezle virüsü arasında bir arayüz tasarlandığında ortaya çıkacak araç bir silikon atomundan sadece 100 kez daha büyük bir bilgisayar olacak (Bilim ve Teknik Dergisi, "Nano Dünya", Eylül 2003, s37)
İşte burası nanoteknoloji ile canlılığın -daha bilimsel bir deyişle- biyomoleküllerin kesiştiği noktayı oluşturuyor Kuantum havuz bir mühendislik eseri, nezle virüsü ise biyolojik bir varlıktır Nanodünyada her ikisi de birer makinedir Aralarındaki fark birinin metal taban üzerine inşa edilirken diğerinin organik moleküllerden oluşan bir taban üzerine inşa edilmiş olmasıdır Bu iki nanomakine arasında kurulacak bir köprü, atom boyutlarındaki motor ve anahtar gibi bildik cihazların kendi kendilerini kopyalayabilmelerine imkan verecektir
Bilim adamları bu olayı 'dünyanın çehresini değiştirebilecek teknolojik bir devrim' olarak nitelendiriyorlar Çünkü bu sayede çevremizdeki herşey bilgi saklayabilecek bir hale gelecek Bunun için bilim adamlarının yapacağı tek şey biyodünyadaki kusursuz yaratılış örneklerini daha iyi ve daha yakından tanımak Bu yüzden bilim çevreleri şimdiden, biyolojik moleküllerden örnek alınarak yapılacak makineler için "biyo-nanomakine" adını kullanmayı tercih ediyorlar (Goorsell, D S, "Biomolecules and Nanotechnology", American Scientist, Mayıs-Haziran 2000)
Biyolojik moleküller, nanoteknoloji araştırmacılarına daha yararlı ve uygulanabilir makineler yapabilmeleri için önemli örnekler sunuyorlar Ancak yine de onların bizim yaptığımız tasarımlardan farklı olduklarını unutmamak gerekiyor D S Goorsell, American Scientist dergisinde yazdığı bir makalede bu farklılığı şöyle dile getiriyor:
"Biyomoleküler yapının oluşmasında rol oynayan kuvvetler, gözümüzle gördüğümüz dış dünyadaki benzer kuvvetlerden farklıdır; bu nedenle protein otomontajını dış dünyadakine benzetmek istersek yanılgıya düşeriz Dış dünyada mühendislik, büyük ölçüde kütle çekiminin katı cisimler üzerindeki etkisine bağlıdır Betonun ve çeliğin kuvveti ve teflon ve lâstiğin farklı sürtünme özellikleri bununla ilgilidir Molekül dünyasındaysa, bu gibi özellikler moleküller arası ya da molekül içi atom hareketleri üzerinde ısının etkisine bağlıdır (termal etki) Moleküllerde ortamın sıcaklığıyla orantılı bir kinetik enerji vardır; bu enerji moleküllere kayma, fır dönme ve titreşim hareketleri yaptırmak ister" (Goorsell, D S, "Biomolecules and Nanotechnology", American Scientist, Mayıs-Haziran 2000)
Ne var ki, biyomoleküler makineler ile bizim tasarımlarımızı farklı kılan temel neden bu değildir Tasarladığımız cansız makinelerden biri çalışmazsa, onu bir kenara bırakıp yeni bir tasarım yapabiliriz Canlı hücrelerde ise böyle bir şey asla söz konusu değildir Canlı hücrelerini kusursuz örnek olabilecek hale getiren de bu özellikleridir
Nanoteknolojiyi uygulanabilir kılan şey, atomların yapısı ve aralarındaki mükemmel organizasyon özelliğidir Onları taklit edebilelim ya da edemeyelim hayatın kendisi hatta evrenin tamamı atomdaki üstün tasarımın bir sonucudur Bu nedenle nanoteknoloji mühendislerinin biyomoleküllerden sonra bilmesi gereken ikinci bir husus da atomların yapısı ve davranış biçimleridir:
|