NanoTeknoloji Nedir ?

Nanoteknoloji: anoteknoloji’nin birçok tanımı vardır. En zarif tanım : “Atomsal düzeyde mühendislik”. Diğer tanımlarına ise Amerikan hükümeti raporlarından erişebilirsiniz. Burada önemli olan bir etki veya materyalin 100 nanometre civarında olmasıdır. Nanoteknoloji biraz da ilginç bir tartışma ortamı, mesela malzeme bilimciler nanoteknolojinin en çok kendileri ile ilgili olduğunu iddia ederler. Kimyacılar ve fizikçiler de bu tartışmaya katılırlar. Sonunda nanoteknoloji kralın paylaşılamayan kızı olur, çıkar.

Bilim tarihi uzun zamandır sürekli branşlaşmaya gitti, hatta Türkiye de çokça kullanılan bir söz vardır: “Her şeyden biraz bileceğine, bir şeyi tam bil” diye. Nanoteknoloji bu görüşü savunanları sanırım bayağı bir üzecektir. Çünkü bilimsel gelişmenin atomik boyut sınırlarına dayanması ile bir anlamda bilimler de ortak bir noktaya yaklaşmışlardır.

Artık canlıların sırrını çözmek için molekülleri ve bağ yapılarını bilmek, fizik kanunlarını uygulamak için kimyayı öğrenmek ve elektronik çipler imal etmek için hem kimya hem fizik bilmek, atomları anlamak için kuantum fiziğini idrak edebilmek gerekiyor. Sanki Nanoteknoloji, etrafında bilimlerin el ele tutuştuğu ve bu yardımlaşma ile büyüyen bir çocuk. Genelde insanların yeni bir “oloji” ye karşı ilk soruları “bunun faydası ne?”, özellikle orta yaşlı memurların sorduğu “para kazandırıyor mu?”oluyor. Faraday’ın verdiği enfes bir cevap vardır, taşı gediğine koyar usta bilim adamı : “Peki yeni doğmuş bir bebeğin dünyaya faydası nedir?”.Nanometre ölçeğindeki fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayların anlaşılması kontrolü ve üretimi amacıyla, fonksiyonel materyallerin, cihazların ve sistemlerin geliştirilmesidir. Nano ölçekteki olayların manipulasyonu ile bilim ve teknolojide yeni ufuklar açılmaya başlamıştır

Nanoteknolojini Amaçları..

*Nanometre ölçekli yapıların analizi,
*Nanometre boyutunda yapıların fiziksel özelliklerinin anlaşılması,
*Nanometre ölçekli yapıların imalatı,
* Nano hassasiyetli cihazların geliştirilmesi,
* Nano ölçekli cihazların geliştirilmesi,
* Uygun yöntemler bulunarak nanoskopik ve makroskopik dünya arasındaki bağın kurulması.


Nanoteknolojinin Kullanım alanları

Endüstriyel Alanda:Mikrosensörlerin, mikromakinaların, optoelektronik elemanların imalatı ve uygun şekilde bir araya getirilmesi. ii)

Medikal Alanda: Mikro cerrahide (göz, beyin vb.), Diagnostik kitlerde, Bilimsel Araştırmalarda, Yüzey karakterizasyonu ve modifikasyonu, Mikroorganizmaların taşınması, DNA modifikasyonu vb.

Nanomanipulator

Nanomanipulator: Bir insana molekülleri görme dokunma ve dğiştirme imkanı tanıyan sanal gerçeklik arabirimidir. Virus, DNA iplikleri ve nanotüpleri modifiye etmek amacıyla kullanılabilmektedır. NM datayı almak için AFM kullanmaktadır. Sanal gerçeklik eldivenleri ve gözlükleriyle kullanıcın örneğin yüzeyini görmesini ve hissetmesini sağlamaktadır. Böylelikle kullanıcı eliyle mikroskopik objeleri tutabilir, itebilir, hareket ettirebilir ve ve sonuçta çıkan kuvveti, etkileşimi hissedebilir.Böyle bir teknolojiyle gen transferi, enzim değişimi , jeller ve yüzeyler üzerinde lokal değişiklikler yapabilmek mümkün olmaktadır.


NanoteknoLoji iLe yapılan,Halen devam eden çalışmalar

Nano inşaatlar için Mini robotlar

MIT yayınlarından Techonology Review de Mini robotlarla ilgili merak edilen bir çok soruya cevap aranmış. Bugünden nano robotların hayalini kurmak bilim kurgudan çok, yavaş yavaş ama uzun dönemde gerçekleşmesi muhtemel bir olasılığa dönüşmüştür.
Nano robotlardan önce, en olası olan mini robotlar. Mini robotlar ile nano boyutta manipulasyon yapma imkanı doğacaktır. Mesela bu mini robotlardan birinin 2 nanometre -bir DNA molekülünün genişliğinden daha küçük bir ölçek- kesinliği ile kendini bir yüzeyde hareket ettirmesi araştırmacılar tarafından gerçekleştirildi.
Yeni hedeflerden biri ise mini-robotlar yardımı ile bir hücrenin sabitlenerek, robot'un üzerindeki şırınga çip'inden bir sıvının hücreye aktarılması.Avrupa tabanlı projelerden biri olan Micron'un amacı da üç aşağı beş yukarı bu işlemleri yapabilecek nitelikte kabiliyetleri olan robotların geliştirilmesi.
Araştırmacıların mikro manipulator, bir atomik güç mikkroskobu ucu ve şırınga çiplerini başarı ile çalıştırdıkları biliniyor. Fakat para ve zaman sorunu sebebiyle, tüm bunları bir arada çalıştıramamışlar. Gene de büyük bir başarıya imza attıkları kesin.
Bir deneyde: sıvı ile şırıngasını dolduran robotun, bir insan kontroller yardımı ile yeri sabitlenmiş hücreye giderek sıvıyı şırınga etmesi sağlanmış. Bu o kadar zor bir olay ki, bir yandan da hücreyi patlatmanız gerekiyor. Sıvı ise hücreye girdiği anda parlayarak varlığını belli etmiş.
Bu tip mini robotlardaki en önemli sorun enerji problemi. Gerçektende mikro ve belki gelecekte nano boyuttaki robotlar için temel sorun enerji ve makale bu konu ile ilgili tartışmalara da yer verilmiş

IBM'den Nanoteknoloji tabanlı tümleşik devre

Science dergisinin 24 Mart 2006 sayısında yer alan "An Integrated Logic Circuit Assembled on a Single Carbon Nanotube" makalesine göre, IBM deki Araştırma Grubu 12 transistorlu (FET) 5 kademeli bir oscilator yaparak, günümüz silikon teknolojilerinde çok daha başarılı sonuçlar elde etmişler.
Kısaca özetlemek gerekirse, önce tek katmanlı bir Karbon nanotube'un üzerinde Silikon teknolojisindeki devre elemanlarını yerleştirerek, FET transistorlerdeki (trans-resistor, değişken dirençli) temel çalışma prensibi olan alan etkisini kaliteli silikon oksit yerine nanotüplerle sağlıyorlar.
Nanotüp nedir konusunda da Bilim Teknikde daha önceden çıkmış bir yazı vardı, Türkiye de de bu konuda ODTÜ Fizik Bölümünde Prof. Şakir Erkoç bu konularla ilgili teorik çalışmalarda bulunuyordu sanırım. Kendisi hidrojen depolanması konusunda Nanotüplerin kullanımı konusunda bir çalışma yapıyordu.





Peki resimdeki nanotüp nerde derseniz, ikinci resime bakınca göreceksiniz. Resimde görülen incecik çizgi nanotüp. Nanotüpler konusunda önümüzdeki günlerde bu sitede daha ayrıntılı bilgilere rastlayabilirsiniz.

IBM'in nanotüp kullanarak kademeli osilatör yapmasının sebeplerinden biri de kademeler arasındaki gecikme ve transistörün aktif çalışma durumlarındaki(rise-fall time) zamanlamaları ölçmektir herhalde.

Bu deney ve sonuçları neden önemli? Bu deney silikon transistörlerden gene silikon tabakalar üzerine fakat karbon nanotüplerle seri, bütünleşik devreler yapıp çalıştırılabildiğinin bir ispatı. Bunun sonucu olarak ilerde, şöyle bir çip üretim sistemi devreye girebilir.
1) Silikon tabaka alınır ve üzerine karbon nanotüplerin dizilmesi gereken çizgiler oluşturulur
2) Burada belirtilen yerlerde tek duvarlı ve istenilen elektronik özellikli karbon nanotüpler büyütülür
3) Bu karbon nanotüplerin üzerine devre bağlantıları yerleştirilir.

Bu sayede hem devre boyutunun küçülmesinden dolayı yaşanan sorunlar bir nebze aşılmış olurken, biraz değerini kaybetmişte olsa Moore yasasına sadık kalınabilmiş olunacak gibi.


Yazı: Jennifer Kahn Fotoğraflar: Mark Thiessen İllüstrasyonlar: Kenneth Eward

"Küçük" teknolojinin büyük vaatleri. Bazıları çoktan hizmetinize sunuldu bile.


Tsunami açık denizde fark edilemez: dalga boyu geniş, ama yüksekliği fazla olmayan bu dalganın gücü ancak kıyıya ulaşıp kırıldığında anlaşılır. Teknolojik devrimler de aynı gizlilik içinde ilerler. Dalgayı okyanusu aşarken saptamak ustalık ister. İşte bu nedenle, yaklaşan bu dalganın farkında olan çok az sayıda insan var.

Nanoteknoloji yirmi yıldır var olsa da, ilk uygulama dalgası henüz yeni kırılmaya başladı. Bu gerçekleştiğinde bilgisayar devrimi küçük bir değişim gibi kalacak. Ve bu teknoloji, pillerden pantolonlara hatta kanser tedavisinde kullanılan yöntemlere kadar her şeyi etkileyecek.

Nanoteknolojiyle ilgili temelde bilinmesi gereken, küçük olduğu. Çok, ama çok küçük. Nano –Yunanca "cüce" anlamındaki önek– bir metrenin milyarda biri olan nanometre için kullanılan kısaltma. Bu öylesine küçük bir uzunluk birimi ki, görüp dokunabildiğimiz nesneler dünyasındaki herhangi bir şeyle karşılaştırmaya çalışmak saçma oluyor. Örneğin, bu cümledeki virgül yaklaşık 500.000 nanometreye yayılıyor. Diğer bir deyişle bir kişinin tıraş bıçağını yüze götüreceği sürede sakalının uzama miktarı bir nanometre.

Nanoteknoloji önemli çünkü bildiğimiz malzemeler, nano ölçekte tuhaf özellikler sergiliyor. Örneğin, alüminyum folyoyu küçük şeritler halinde parçaladığınızda –ancak mikroskopla görülebilecek kadar küçük parçalara ayırsanız dahi– hâlâ alüminyumun fiziksel özelliklerine sahip olacaktır. Ama parçalamayı sürdürürseniz, belirli bir noktadan sonra –alüminyum için 20 ila 30 nanometre– parçalar patlayabilir. Her malzeme, nano ölçekte bu tür yararlı özellikler sergilemeyebilir (roket yakıtına nano–alüminyum eklemekten söz ediliyor). Ama bazılarının bu özellikleri sergiliyor olması bir avantaj. Uzmanlar, bunları kullanarak, elektrik ileten plastik ve demirin paslanmasını engelleyen kaplama malzemeleri gibi çeşitli malzemeler üretebiliyor: Bu, kediyi çok çok küçültüp bir anda köpeğe dönüştürmeye benziyor.