Çalışmamı:
PowerPoint formatında indirmek için tıklayınız.
PDF formatında indirmek için tıklayınız.
Nanoteknoloji; malzemelerin, sistemlerin ve cihazların nano ölçekte şeklini ve boyutlarını kontrol ederek tasarımının, simülasyonunun ve imalatının yapılması demektir.
Nano Yunanca’da cüce anlamına gelmektedir. Nanometre (nm), 1 metrenin milyarda biridir. Gözle görülemeyen maddeleri (atom vb.) ölçmek için kullanılır.
Bir insan saçı yaklaşık 100.000 nanometredir. Yan yana dizilmiş 3 atom da yaklaşık 1 nanometredir. Bu bakımdan nanoteknolojik çalışmaların ne kadar küçük ölçekte çalışmaları kapsadığı anlaşılabilir.
Nano boyuta inen malzemelerde mukavemet, esneklik, hafiflik, ısı ve elektriksel iletkenlikler ile manyetik ve optik özelliklerde değişimlerin olması nanoteknolojik çalışmalara avantaj sağlamaktadır.
1959 yılında Nobel ödüllü Richard Feynman tarafından nanoteknolojinin temelini oluşturan ilk fikir ortaya atılmış ve ‘’There’s Plenty of Room at the Bottom’’ (Aşağıda Bol Bol Yer Var) başlıklı bir konuşmasında ilk defa nano boyuttaki gizeme değinmiştir. Atom ve molekül büyüklüklerinde imalat yapılabilirse birçok yeni keşfin ortaya çıkacağını ve bunun mümkün olması için de nano ölçekte ölçme ve üretim yöntemlerinin geliştirilmesi gerektiğini vurgulamıştır.
1980’li yılların başında nano yapıların fiziksel büyüklüklerini ölçmek ve nano ölçekte üretim yapmak için bazı optik cihazlar ve buna uygun yöntemler üzerinde yapılan çalışmalar nanoteknolojinin gelişimine hız kazandırmış ve yeni bilgiler, yeni keşifler ortaya çıkmıştır.
1990’ların başında Profesör Richard Smalley öncülüğündeki araştırmacılar, fullerene moleküllerini geliştirerek 1996 yılında Nobel kimya ödülünü kazanmışlardır. Fullerene molekülleri; 60 karbon atomunun simetrik biçimde sıralanmasıyla elde edilen futbol topu şeklindeki, bir nanometre büyüklüğündeki, çelikten daha güçlü, plastikten daha hafif, elektrik ve ısı geçirgen bir yapıya sahiptir.
1991 yılında da Japon fizikçi Sumio Iijima, fullerene molekülünün esnetilmiş bir şekli olan karbon nano tüpleri bulmuştur. Karbon nano tüpler; fullerene benzeri önemli özelliklere sahip, çelikten yüz kat daha güçlü iken ağırlığı çeliğin ağırlığının 1/6’sı kadardır. Böylece nanoteknoloji dönemi de aktif olarak başlamıştır.
1999 yılında ABD’de nanoteknoloji alanında yürütülen araştırma, geliştirme ve ticarileştirme faaliyetlerinin hızını artırma amaçlı ilk resmî hükümet programı başlatılmıştır.
2001 yılında da Avrupa Birliği Çerçeve Programına nanoteknoloji çalışmaları öncelikli alan olarak dahil edilmiştir. Japonya, Tayvan, Singapur, Çin, İsrail ve İsviçre de benzer programlar başlatarak 21. yüzyılın ilk küresel teknoloji yarışında önlerde yer almak için çalışmalarına hız vermişlerdir.
Ülkemizde de nanoteknolojik çalışmalara son yıllarda hız verilmiştir. 2005 yılında, Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (UNAM), Devlet Planlama Teşkilatı'nın desteğiyle, Bilkent Üniversitesi dahilinde faaliyet göstermekte olan bir araştırma merkezi kurulmuştur. UNAM, ulusal bir merkez olarak diğer üniversitelerden ve sanayiden gelen araştırmacılara her gün 24 saat hizmet vermektedir. UNAM dışında birçok üniversitede bulunan nanoteknoloji uygulama ve araştırma merkezlerinde de çalışmalar sürdürülmektedir.
ABD’de bulunan Ulusal Nanoteknoloji Girişim Merkezi, nanoteknolojik gelişim tarihini dört nesle ayırmaktadır.
Birinci nesil, pasif yapıların olduğu nesildir. Uygulama olarak aerosoller, nano yapılı kaplamalar, nano yapılı metaller, seramikler ve polimerler geliştirilmiştir. İlk uygulamalardan 2000 yılına kadar olan uygulamaları içerir.
İkinci nesil, 2000-2005 yılları arasındaki aktif nano yapıların olduğu nesildir, ilaç endüstrisinde ve fizikokimyasal özelleri ortaya çıkaran sistemlerde gelişmeler izlenmiştir.
Üçüncü nesil, 2005-2010 yılları arasını kapsar ve birbiriyle etkileşime geçebilen, hiyerarşik yapılanmaya sahip nano sistemler geliştirilmiştir.
Dördüncü nesil, 2010 yılından itibaren başlayan ve hâlâ sürmekte olan moleküler nano sistemlerin olduğu nesildir.
Bugün günlük hayatta daha çok ikinci nesil nano yapıları kullanıyor olsak da tekstil, inşaat, ilaç, otomotiv, elektronik, bilişim ve iletişim, tıp ve farmokoloji, malzeme bilimi gibi hemen hemen her alanda devrim yaratacak nitelikte gelişmelere de tanıklık etmekteyiz. Bu alanlar hızla gelişmektedir.
Günümüz ekonomistleri nanoteknolojiyi bilgisayar devrimini izleyen ve 21. yüzyılın damgasını vuracak yeni bir teknoloji ve enformasyon devrimi olarak değerlendirmektedir.
Nanoteknolojik çalışmaların yapıldığı alanlara şunlar örnek verilebilir:
a) Elektronik Alanlarındaki Gelişmeler:
Nanoteknoloji daha hızlı, daha küçük, taşınabilir ve daha fazla veri depolayabilen sistemlerin geliştirilmesini sağlayarak bilgisayar ve elektronik teknolojilerindeki ilerlemelere önemli katkıda bulunmaktadır. Bilgisayarların çalışmasını sağlayan transistörler, nanoteknoloji sayesinde gittikçe küçülmektedir. Bu yüzyılın başında 130 ile 250 nanometre arasında olan transistörün boyutu 2016 yılında bir nanometreye kadar küçültülebilmiştir. Gelecekte yapılacak daha küçük ve daha hızlı transistörler sayesinde belki de bir bilgisayarın tüm belleği tek bir küçük çipe yerleştirilebilecektir. Esneyebilen telefonlar, katlanabilir ekranlar, kıyafetlere dikilebilen fotovoltaik piller (ışığı elektrik enerjisine çeviren teknoloji), birkaç nanometre büyüklüğündeki kuantum noktalarını (QD) kullanarak çok daha canlı renkler veren, yüksek çözünürlüklü ekranlar gibi gelişmeler yavaş yavaş günlük hayatımızda yer almaya başlamıştır.
b) Tıp ve Sağlık Hizmetlerindeki Gelişmeler:
Nanoteknolojinin tıp alanına uygulanması; fizik, kimya ve biyolojinin disiplinler arası iş birliği ile oluşturulan disiplinler arası araştırma sahasıdır. Hastalıkların önlenmesi, teşhisi ve tedavisinde nanoteknolojinin kullanılması ile önemli yol kat edilmiştir. Örneğin nanoteknoloji sayesinde daha gelişmiş görüntüleme ve teşhis araçlarının üretilmesi ile hastalıklar daha erken teşhis edilebilmekte ve kişiselleştirilmiş tedavi seçenekleri sunulabilmektedir. Nanoteknoloji araştırmacıları; kanser tedavisinde sadece kanserli hücreye etki edecek nano parçacıklarla akıllı ilaç geliştirme, bir gün organ naklinde kullanılacak yapay organlar üretebilme, iğnesiz aşı sistemleri ile bağışıklık sistemini güçlendirme gibi pek çok alanda yaptıkları çalışmalar ile tıpta büyük gelişim ve değişimler yaşanmasına olanak sağlayacaktır.
c) Enerji Alanındaki Gelişmeler:
Nanoteknoloji; temiz, ucuz ve yenilenebilir enerji kaynaklarını geliştirerek enerji tüketimini ve enerji üretiminin doğal çevre üzerindeki zararlarını azaltmak için çalışmaktadır. Bu alandaki nanoteknolojik çalışmalardan bazıları ham petrolden benzin üretilmesinde verimi arttırmaya, daha verimli yanma ve daha düşük sürtünme ile otomobillerde ve elektrik santrallerinde benzin tüketimini azaltmayı hedeflemektedir.
Ayrıca daha düşük dirence sahip elektrik telleri üreterek transfer sırasında elektrik hatlarında kaybedilen gücü azaltma hedeflenmektedir.
Nanoteknolojik yeni paneller sayesinde güneş panellerinin verimini arttıracaktır. Güneş panellerinin kâğıt inceliğine indirilmesine hatta “boya” olarak kullanılabilmesine olanak sağlayacak çalışmaların yanı sıra daha fazla enerji tutan, daha hafif, daha hızlı şarj olan ve daha uzun süre şarjlı kalan bataryalar üretilmesi hedeflenmektedir.
Verimli aydınlatma sistemleri üreterek enerji tüketimini dünya genelinde azaltılmasına yönelik çalışmalar da sürdürülmektedir.
d) Çevre Alanındaki Gelişmeler:
Nanoteknoloji çevresel atıkların temizlenmesi için de kullanılabilir. Nanoteknolojik gelişmelerle su kirliliğinin düşük maliyet ile tespit edilip temizlenmesini sağlayarak temiz ve ucuz içme suyu ihtiyacı karşılanabilecektir. Mühendisler geliştirdikleri nano gözeneklere sahip ince film zarlar ile normal filtrelere göre iki ile beş kat arası daha fazla su filtre etmektedir.
Yeraltı sularındaki endüstriyel kirleticileri, kimyasal reaksiyonlar ile zararsız hâle getiren nano parçacıkların üretilmesi sayesinde suyun temizlenmesine olanak sağlayacak teknolojiler için çalışmalar yapılmaktadır. Araştırmacılar nanoteknoloji ile kendi ağırlıklarının yirmi katı petrolü emebilen nano kumaşlar, ışığa maruz kalınca kendi kendini temizleyen kumaşlar gibi çevre dostu ürünler üretebilmeyi başarmışlardır.
e) Ulaşım Alanındaki Gelişmeler:
Nanoteknoloji daha hafif, güvenli, akıllı ve verimli taşıtların yapılması için çok fonksiyonlu materyallerin üretilmesini vadetmektedir. Ayrıca ulaşım altyapısının geliştirilmesi de araştırma konusu olmuştur.
Nano mühendislik ile üretilmiş alüminyum, çelik, asfalt, beton ve diğer çimentomsu materyaller ve bunların geri dönüştürülmüş formları otoyolların ve diğer ulaşım altyapı parçalarının ömürlerinin uzatılması, performans ve dayanıklılıklarının arttırılmasında da gelecek vadetmektedir. Gelecekte kendi kendisini tamir eden ve üzerinden enerji transferi yapılabilen yollar mümkün olacaktır.
- Teknoloji ve Tasarım Öğretmen Kılavuz Kitabı - 2019
- https://www.ilkkimbuldu.com/nano-teknolojiyi-kim-buldu/
- https://tr.wikipedia.org/wiki/Fulleren
- https://tr.wikipedia.org/wiki/Nanometre
- https://en.m.wikipedia.org/wiki/Sumio_Iijima
- https://alchetron.com/Norio-Taniguchi
- https://tr.wikipedia.org/wiki/Ulusal_Nanoteknoloji_Ara%C5%9Ft%C4%B1rma_Merkezi
- http://unam.bilkent.edu.tr/about-unam/
- https://tr.no-dummy.com/nanotechnology-research-efforts-focused-on-fighting-disease
- https://en.wikipedia.org/wiki/National_Nanotechnology_Initiative
