Nanoteknoloji

NANOTEKNOLOJİ

Teknolojide Minyatürleşme Devrimi: NANOTEKNOLOJİ

Dünya, insanın tüm yaşamını etkileyecek kadar büyük yeni bir teknolojik devrimin eşiğinde Nanoteknoloji adı verilen ve
atomlar veya molekülleri tek tek alıp hassas şekilde birleştirerek her istenen ürünü elde etmek olarak tanımlayabileceğimiz
bu teknolojinin temeli, doğadaki atomik dizilimi taklit etme ilkesine dayanıyor

Nanoteknoloji nedir?

Yunancada 'cüce' anlamına gelen nano, fizikte bir metrenin milyarda biri anlamına gelen ölçü birimidir Bu tanıma göre "nanoteknoloji" insanın saç kılının 80 binde biri büyüklüğünde "nano" ölçüdeki parçalarla uğraşan bilimdir Tıpkı yap-boz oyununda parçaların birleştirilerek istenen şeklin oluşturulması gibi, nanoteknolojide de atomlar veya moleküller tek tek alınıp hassas şekilde birleştirilerek istenen ürün elde edilir Bilindiği gibi bütün maddeler atomlardan oluşmuştur Özelliklerini de atomlarının dizilişlerinden alırlar Atomları hareket ettirebilecek boyutlarda aletler geliştirilebildiği takdirde, doğadaki atomik dizilim taklit edilerek herşey kopyalanabilir Çünkü maddeleri farklı kılan; en küçük birim olan atomların dizilişlerindeki çeşitliliktir Atomları hareket ettirebilecek bir teknoloji de bu çeşitliliğe bir ölçüde ulaşabilir Sözgelimi kömür moleküllerindeki atomları düzenleyebilirsek aynı moleküllerin farklı bir dizilimi olan elmas elde edebiliriz

Nanoteknolojide Nasıl Bir Üretim Gerçekleşir?

Günümüzde kullanılan üretim teknikleri, moleküler anlamda çok kaba tekniklerdir Döküm, taşlama, tornalama vs atomların büyük kitleler halindeki hareketlerine dayanır Yapı taşları olan atomlar tek tek alınıp istenildiği gibi, üstelik de ucuza mal olacak şekilde birleştirilebilir Bu gelişme özellikle bilgisayar sektöründe önümüzdeki yıllarda kullanıldığında tümüyle daha temiz, daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassas ürünlerin üretilmesi mümkün olacaktır Nanoteknolojiyle ilgili iki kavram daha vardır; mikro montaj ve kendi kendine çoğalma Mikro montaja olan ihtiyaç moleküler robot sanayiine olan ilgiyi artırıyor Bu şekilde moleküler boyutlarda ve hassasiyette robotlar üretilmesi söz konusu olabilecek Bu nano makineler aslında günlük hayatta kullanılan aletlerin ve sistemlerin çok küçük birer kopyaları olacaktır Nano makinelere en iyi örnek tüm canlıların hücrelerinde bulunan ve hemen hemen her çeşit proteini üretebilen ribozomlardır

Ribozomlar oldukça küçük organellerdir (sadece birkaç mikro metre küp boyutunda) ve amino asitleri hassas çizgisel bir sırayla arka arkaya dizer ve proteinleri oluştururlar Bu işlem için ribozomun belirli bir amino asidi seçebilme tekniği vardır Bunu özel bir tür transfer RNA molekülünün yardımıyla yapar Ribozomun bu işlemde izleyeceği sıra ona haberci RNA (mRNA) tarafından bildirilir İşte ribozomların bu işleyiş prensibi, mühendislik alanında uygulanabildiğinde nanoteknoloji hayatımızın her yönüne hitap edecektir

Nanoteknoloji, benzeri görülmemiş özelliklerdeki yeni aygıtları üretmek için atomların ve moleküllerin bilinen özelliklerini kullanacaktır Eğer bilim adamları bağımsız atomları ve molekülleri bir yapılanmada belli ölçülerde ve sürede bir araya getirebilirlerse, bu buluş "programlanabilir kendinden inşâ ve türeyen makineler çağı"nın başlangıcı olacaktır Nanoteknoloji ile üretim yapabilmek için bilim adamlarının üzerinde çalıştığı üç temel adım vardır:

1 Bilim adamlarının bağımsız atomları tek tek kontrol edebilmeleri için tek bir atomu tutup istenen noktaya
getirebilmeyi sağlayacak bir tekniğin geliştirilmesi

2 İkinci adım nano ölçekli gözlem yapabilen, atomları ve molekülleri isteğe göre kontrol etmeye
programlanabilen iş makineleri, yani "derleyici"ler üretmektir Uygun bir zaman çerçevesinde eşya üretebilmek için
trilyonlarca derleyicinin kullanılması

3 Üçüncü adım olarak ise, yeterli sayıda derleyiciyi elde etmek için varolanı sayısız kez "çoğaltmaya", "kopyalamaya" programlanabilecek "çoğaltıcı"ları geliştirmesi Otomatik bir şekilde belirli bir ürünü üretmek için bu nanomakinelerin trilyonlarcası bir arada çalışarak alışılmış üretim kalıplarını değiştirecek, üretim maliyetini neredeyse sıfıra indirgeyebilecek, bol üretim yapılabilecek ve ürünler hiç olmadıkları kadar ucuz ve sağlam olabilecektir

Atomları ve molekülleri taşıyacak, yerleştirecek küçüklükteki ilk robot kolun yapılmasıyla nanoteknolojinin ilk aşaması gerçekleşmiş olacaktır Böyle bir minyatür robot kolun ürettiği robot kollar da kendi benzerlerini ve diğer nano ölçekli aygıtları yapacaklardır Sayıları trilyonlara ulaştığında da süper nano bilgisayarlar tarafından kontrol edilen bu sürü ile nesneler üretilebilecektir

İlk Gelişmelerin Verdiği Neticeler ; Nanoteknoloji alanında başta NASA olmak üzere dünyanın pek çok büyük araştırma merkezleri ve önde gelen teknoloji enstitüleri milyonlarca dolarlık bütçelerle araştırmalarını büyük bir hızla sürdürüyorlar Geçtiğimiz Şubat ayında yapılan Kolorado Bilim Konferansı'nda, 2004 yılı içerisinde, bir tuz zerresi üzerine monte edilebilecek 400 adet dünyanın en yoğun bilgisayarının ilk yürüyen çip yapımında kullanılabileceği, bunda başarılı olunduğu takdirde gelecek adımın sinek büyüklüğündeki bir robot böcek yapımı olduğu dünya basınına açıklandı ve bu büyük bir ilgiyle karşılandı Bilgisayar alanında bu gelişmelere paralel olarak, Malzeme Bilimindeki araştırmalarla çelikten çok daha sağlam, fakat çok daha hafif ve esnek, nano ölçülerde karbon borular yapılmıştır Üretim maliyeti günlük hayatta kullanılmasına şimdilik imkân vermeyen karbon boruların gittikçe ucuzlaması, imalat alanında bir devrim yaratacaktır Başka örnek olarak deniz suyunu temizleme ve tuzdan arındırma amacıyla üretilen nanomakineler, aktive edilmiş karbon atomlarından, genişlikleri metrenin milyarda biri kadar olan "mikroborular" üretmekte kullanılabilirler Elektrik akımıyla harekete geçirilen bu borular deniz suyundaki sodyum ve klor atomlarını ayrıştırabilirler Bu teori de şu an proje aşamasına geçmiş durumdadır ABD Boston Üniversitesi'nde bağımsız bir grup araştırmacı konu üzerinde çalışmalarına başlamıştır

Nanoteknoloji Hayatımızı Nasıl Değiştirecek;

Tüm insanlık için kökten değişim ve dönüşümleri beraberinde getirecek bu gelişmelerin olası sonuçları üzerinde herkesin düşünmesi gerekmektedir Nano gelecekte herkes kendi bilgisayarına temel tüketim maddelerini üretmesi için emir verebilecek Evin bir köşesinde çalışan nanobot sürüleri de istediğiniz malzemeyi, etrafımızda serbestçe dolaşmakta olan atomları toplayıp işleyerek üretecekler

Diğer akla gelen soru ise nano çağda paranın değerinin ne olacağıdır Ne de olsa atomlardan her şey sonsuz kere tekrar dönüştürülebilecek Tuzlu deniz suyundan bile altın ve kobalt üretmenin mümkün olduğu bir çağda altının ne anlamı kalır? Paylaşımı üzerine savaşların yapıldığı kaynaklar anlamını yitirince nasıl bir uygarlıkta yaşayacağız?

Öyle görülüyor ki insanlık olarak maddi zenginliğe ve gelişmiş fiziksel sağlığa ulaşmanın eşiğindeyiz Bilim adamlarının nanoteknoloji gibi doğayı taklit yolu ile geliştirmeye çalıştığı birçok teknoloji, doğada zaten yaratıldığı ilk günden itibaren mevcut Bedeninizin her hücresi ve maddeyi oluşturan her atom üstün bir yapıya sahiptir Bilim adamlarının taklit etmeye çalıştığı atomlardaki bu muhteşem düzen alemlerin Rabbi Allah'ın sonsuz aklının delillerinden
yalnızca bir tanesidir

"Göklerin ve yerin mülkü O'nundur; çocuk edinmemiştir O'na mülkünde ortak yoktur, herşeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir" (Furkan Suresi, 2)
Nanoteknolojinin sağlayacağı imkanları kısaca şöyle sıralayabiliriz:
- Her atomu tam istenilen yere yerleştirme imkanı
- Fizik ve kimya kurallarının mümkün kıldığı hemen hemen herşeyi atom seviyesinde üretebilme imkanı
- Üretim maliyetlerinin ham madde maliyetlerini geçmediği ekonomik üretim imkanı

Son dönem işaretleri

Ahir zaman, "son dönem" anlamına gelir ve İslam'a göre kıyamete yakın bir zamanda yaşanacak bir dönemi ifade eder Kuran'daki işaretler ve Peygamberimiz (sav)'in hadislerindeki detaylı açıklamalar biraraya getirildiğinde ortaya önemli bir sonuç çıkmaktadır Ayet ve hadisler ahir zamanın iki safhalı olduğunu göstermektedir Birinci devre dünyanın maddi ve manevi sorunlarla dolu olduğu bir dönem; bunun ardından gelecek ikinci devre ise "Altınçağ" olarak adlandırılan, Kuran ahlakının ve her alanda üstün bir refahın yaşanacağı bir çağdır Dünyanın, Altınçağ'ın sona ermesiyle birlikte çok hızlı bir sosyal çöküş içine girmesiyle de kıyamet saatinin gelişi beklenmektedir Altınçağ, ürünlerde ve mallarda çok büyük bolluk ve bereketin yaşandığı bir dönemdir Bu dönemde ihtiyacı olana istediğinden kat kat daha fazlası verilecek, en ufak bir sıkıntı, yokluk, açlık yaşanmayacaktır Yeryüzündeki tüm zenginlikler ortaya çıkacak, topraktan her zamankinden çok daha fazla ürün elde edilecektir Hayatın her anında yaşanan bolluk ve bereket, İslam ahlakını yaşayan müminlere Allah'ın verdiği bir güzellik
olacaktır Konuyla ilgili Peygamber Efendimiz (sav)'in bazı hadisleri şöyledir:

"…Muhakkak ki o zamanda mal çoğalıp su gibi akacak da, onu hiçbir kimse (tenezzül edip) kabul etmeyecektir"
"Benim ümmetim o devirde öyle bir refah bulacak ki, o güne dek onun mislini kesinlikle bulmamıştır Yer yemişini (gıda ürünlerini) verecek ve insanlardan hiçbir şey saklamayacak (vermemezlik etmeyecek)tır Mal da o gün çok birikmiş olacaktır" (Sünen-i İbni Mace, 10-347/ Ramuz el Ahadis, s 508/ İbni Mace-Tabarani'nin Kebiri)/
Nanoteknolojide beklenen gelişmeler maddi bolluğun yaşanacağı müjdelenen bu döneme işaret ediyor olabilir

NANOTEKNOLOJİ ÜRÜNÜ BETON

Massachusetts Institute of Technology'de (MİT) görevli mühendislerin gerçekleştirdiği bir çalışma, atmosfere salınan karbondioksit emisyonunun, betonun nano yapısından yararlanarak azaltabileceğini gösteriyor

Her yıl ortalama 235 milyar ton beton üretiliyor ve betonun ana hammaddesi olan çimento üretimi dünyadaki toplam CO2 emisyonunun yüzde 5-10'una yol açıyor

MİT'ten Franz-Josef Ulm ve Georgios Constantinides betona sağlamlık ve dayanıklılık özelliğini, malzemeyi oluşturan nano parçacık düzeninin kazandırdığını ortaya çıkarttı Ulm betonun sağlamlığını şöyle açıklıyor: "Bu sağlamlığı betonu oluşturan malzeme değil de nano parçacıkların düzeni sağlıyorsa, çimentonun yerine bu kadar CO2 çıkartmayan başka bir malzeme kullanabiliriz"

Çimento, Romalılar dönemine kadar uzanan bir geçmişe sahiptir ve dünyanın en eski inşaat malzemesidir Üretim aşamasında ana girdilerden olan kireçtaşı ve kil, toz haline getirilinceye kadar ufalanır ve 1500 dereceye (santigrat) kadar ısıtılır Bu kadar yüksek sıcaklıklarda malzeme, yapısal olarak değişim geçirir ve enerji tozun içinde depolanır İşte bu sırada atmosfere yüksek miktarlarda CO2 salınır Toz, daha sonra su ile karıştırılınca, çimentonun elementer yapı taşları olan kalsiyum silikat hidrat'ı (C-S-H) oluşturmak üzere enerji kimyasal bağların içine salınır

MIT mühendisleri, yepyeni bir nano-çentik tekniği ile dünyanın dört bir yanından topladıkları çimento hamuru örneklerini inceledi Bu teknik ile, sertleşmiş çimento hamurunun içine doğru nano ölçekli bir iğne ile sondaj yapıldı Daha sonra bir atomik kuvvet mikroskobu yardımıyla nano yapıyı ve hamurun sağlamlığını hesapladılar

Ulm ve Constantinides, çapları 5 nm civarındaki C-S-H parçacıklarının davranışlarının nano özellik taşıdığını keşfettiler Bu nano özelliğe "genomik kod" adını verdiler Bu da çimento hamurunun, dolayısıyla betonun sağlamlığının, spesifik bir mineralden değil, minerallerin nano parçacık şeklinde düzen almasından kaynaklandığını ortaya çıkarttılar Bilim adamları, betonun içinde farklı minerallerin kullanılması durumunda küresel CO2 emisyonlarının yüzde 10 oranında azaltılabileceğine dikkat çekiyorlar Bu mineraller çimento ile benzer yoğunluğa sahip olacaklar, fakat üretilirken bu kadar yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duymayacaklar Magnezyumun, çimento tozundaki kalsiyumun yerine geçip geçmeyeceğini araştıran Ulm, "Magnezyumun, çimento tozundaki kalsiyum yerine geçip geçmeyeceğini araştıran Ulm, "Magnezyum, kalsiyum gibi bir yeryüzü metali, fakat insanların kurtulmak için para ödedikleri bir atık malzemesi" diyor Ekip çalışmasını Journal of Mechanics and Physics of Solids isimli bilim dergisinde yayımladı

KANSER TEDAVİSİNDE NANOTEKNOLOJİ UYGULAMASI

Bilim adamları, kanserle mücadelede kemoterapiye alternatif yöntem geliştirdi Araştırmacılar, nano partikülleri kanserli hücrelerle savaşta kullandı Dünyanın en önemli araştırma enstitülerinden MIT’den yapılan açıklamada, bilim adamları, ilaç taşıyan nano partikülleri kanserli hücrelere ulaştırabildi Buna göre, araştırmacılar, damardan enjekte edilebilen ve kan içerisinde yol alarak tümörlü bölgelere ulaşabilen çok amaçlı nano partiküller geliştirdi Söz konusu süper manyetik partiküller, üzerlerine uygulanan elektro manyetik alan sayesinde, beraberinde taşıdıkları iyileştirici ilacı hastalıklı alana bırakıyor Tanecikleri düşük frekanslı elektromanyetik alana maruz bırakmak, taneciklerin ısı yaymasına neden oluyor ve bu ısı da nano parçalar ile taşıdığı ilaç arasındaki bağı eriterek ilacı ortaya çıkarıyor

Söz konusu manyetik dalgalar, radyo dalgaları gibi 350 ve 400 kilohertz arasında gönderiliyor ve vücuda zarar vermeden, vücudun içinden geçiyor ve sadece nano partikülleri ısıtıyor Söz konusu parçalar, kanserli hücreleri manyetik rezonans cihazları ile daha rahat görünür hale de getiriyor

TÜRK PROF'DAN HARİKA BULUŞ

İstanbul Teknik Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü’nden Prof Dr OOkay ve ekibinin su yüzeyindeki petrol ve türevlerini emen buluşu, bilim dünyasında heyecan yarattı İstanbul Teknik Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü’nden Prof Dr OOkay ve ekibinin su yüzeyindeki petrol ve türevlerini emen buluşu, bilim dünyasında heyecan yarattı Ağırlığının 25 katı petrol emen kauçuk esaslı sünger (sorbent) kazalar sonrası petrol atıklarını kısa sürede temizleyerek, çevre felaketlerini önleyecek

PROF Dr OOkay ile doktora öğrencisi Deniz Ceylan’ın İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Polimerik Jeller Araştırma Laboratuvarı’nda geliştirdiği süper emici madde (sorbent), batmadan su yüzeyinde durarak gözenekleri ve moleküler yapısı nedeniyle sadece petrolü emiyor

Denize yayılan petrol ve türevlerinin daha önce de mekanik olarak suyun yüzeyinden alınabildiğini belirten Prof Dr Okay, "Talaşı bile koysanız petrolü tutabilir Ama petrolün tamamen sudan ayrılmasını sağlamaz

Yeni ürettiğimiz sorbent, petrolü emiyor ancak deniz suyunu emmiyor Altyapı çalışmalarımız 2000’de başlamıştı 2001’de TÜBİTAK, İTÜ ve Sabancı Üniversitesi ortak çalışmasıyla kauçuk esaslı emici bir sorbent üretip uluslararası patentini almıştık Ancak emişi çok yavaştı Petrol ve türevlerini 1 haftada emebiliyor ve tekrar kullanılamıyordu

Geliştirdiğimiz yeni sorbentin ise 1 gramı 25 gram petrolü 1 dakika içinde emiyor Bu ürünün patent başvurusunu da 2007 Mart ayında yaptık" dedi

BODAZ’DA UYGULANACAK

Prof Dr OOkay, TÜBİTAK’ın destek verdiği projenin, İstanbul Boğazı’nda petrol bakımından tehlikeli bölgelerin saptanmasının ardından buralarda kullanılacağını söyledi Büyük sorbentlerin bir geminin arkasına takılarak riskli bölgelerdeki petrol ve türevlerini toplayabileceğini belirten Okay, şunları söyledi: "Sorbent petrole doyduktan sonra denizden çekilerek bir makine yardımıyla sıkılabilir

Geri verdiği petrol ve türevleri de bir depoda toplanır Sorbent tekrar tekrar kullanılabildiği için çalışmalar hızlı bir şekilde tamamlanır"

Prof Dr OOkay’ın buluşu ile ilgili makalesine, Amerikan Kimya Derneği’nin "Macromolecules" dergisi de yer verdi

Yılda 2 milyar ton petrol denizden taşınıyor

Türk boğazlarından yılda yaklaşık 150 milyon ton petrol geçerken, dünya denizlerinde her yıl yaklaşık 2 milyar ton petrol taşınıyor Kaçınılmaz olarak deniz kazaları da meydana geliyor

Son bir ayda Rusya ve Güney Kore’deki petrol tankeri kazalarında yaklaşık 20 bin ton ham petrol denize yayıldı Petrolün çevredeki canlıların yaşamını etkilemesini setlerle engellenmeye çalıþıldı Ama yeteri kadar başarılı olunamadı