Yazıdaki Başlıklar
Nano Ne Demektir?
Nano, Yunanca cüce anlamına gelen bir kelimedir. Günümüzdeki kullanımıyla ise ‘’milyarda bir’’ anlamına gelir. Metrenin milyarda biri boyutlarına sahip olan nesnelere nanomalzemeler diyebiliriz. (1nm =1/1000000000 m)
Peki milyarda bir gibi küçük bir oranı nasıl betimleriz? Çoğu zaman insan gözünün göremediği boyutlardaki nesneleri canlandırmakta zorlanırız. Örneklendirerek betimlemek gerekirse DNA’mızın ortalama bir insan vücudunun milyarda biri boyutunda olduğunu hepimiz duymuşuzdur. Bu bilgiye ek olarak insan vücudunun da güneşin milyarda biri olduğunu söylemek bu karşılaştırmayı daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır. Yani insan güneşin yanında neyse, üzerinde çalıştığımız nanomalzemeler de bizim yanımızda odur.
Nanoteknoloji Nedir?
Nano boyutu aşağı yukarı anlamadan nanoteknolojiyi anlamak mümkün değildir. Yukarıdan da anlaşılabileceği gibi nanoteknoloji, maddenin atomik ve moleküler seviyede kontrol edilmesini, makroölçek ürünlerin imalatı için yapılan işlemlerin genelini kapsar.
Farkında olmasak da nanoteknolojik ürünler bizlere çok uzak değildir. Her gün kullandığımız laptop, cep telefonu vb. teknolojik aletlerde kullanıldığı gibi, kozmetikte, leke tutmayan kumaşlarda, kimyasalların taşınmasında, otomotiv endüstrisinde ve hatta suların filtrelenmesinde bile nanoteknoloji kullanılmaktadır.
Son yıllarda göz önüne çıkan bir alan olsa da tarihe baktığımızda aslında yapılan çalışmaların çok daha eskilere dayandığını görmek mümkündür. Bu çalışmaların teknolojinin bu kadar kısıtlı olduğu zamanlarda yapılmış olması, aslında düşünebileceğimizden çok daha ileriye gidebileceğimizi bizlere göstermiştir.
Genel anlamıyla nanoteknoloji, küçük boyutlardaki nesnelerle geniş uygulamalar ortaya çıkarmaktır. Kullanıldığı alanları tek tek yazmak mümkün değildir, hayatın her yerinde yer alır. Geleceği inşa edecek teknolojilere kapı açan yine bu uygulamalar olmuştur, olacaktır.
Kuantum Etkisi ve Lycurgus Kupası
Nanoboyutlardaki malzemelerin, boyutuna bağlı olarak değişken özellikler göstermesi 1950 yıllarına dayanan çalışmalarda görülmüştür. Boyutuna göre malzemenin özelliğinin değişme durumuna kuantum etkisi denir.
Camın içerisine 70 nm boyutunda gümüş ve altın tanecikleri katılarak üretilen bir kupada bu bahsettiğimiz kuantum etkisini görebiliriz.
Fotoğrafta gördüğünüz Lycurgus Kupasıdır ve MS. 4. yüzyıla aittir. Buradaki olay; kupanın normalde yansıttığı ışık yeşilken, ışığı içeriden tuttuğunuzda kupanın kırmızı gözükmesidir. Bu duruma Plazmonik Nanopartiküller Etkisi denir. İçerisine katılan nano boyutta değerli metallerin plazmonik etkisiyle ışığın soğurulması başarılmıştır. Beyaz ışık kaynağı kupanın içine yerleştirildiğinde, camın uzun dalga boylarını geçirmesi ve kısa dalga boylarını soğurmasıyla kırmızı ışık saçtığı görülür.
O zamanlar için bu özellik değişiminin neden kaynaklandığı tam olarak açıklanamasa da, cama eklenen nanopartiküller o boyutlarda yeni özellikler kazanmış ve cama farklı dalga boylarını geçirme-soğurma özelliği vermiştir. Günümüzden bu kadar uzak eski bir tarihte böyle bir çalışmanın yapılması, hem o dönem için devrim niteliğinde bir gelişme hem de günümüz için araştırma konusu olarak önemli bir kaynak olmuştur.
Nanoteknolojinin kullanım olanakları, amaçları ve ürünleri çok geniş bir alanı kapsar. Nanoteknolojinin gizemleri, insanlıkta hep daha fazlasını yapma ve bir adım sonrasını merak etme dürtüleri uyandırmıştır.
Nanoteknoloji Çalışma Alanları
Nanoyapılı malzemelerin hafifliği, sağlamlığı, sıcağa karşı dayanıklılığı ve istenilen özelliğin verilebilir olmasından dolayı kullanıldığı alanlar oldukça geniştir ve bir sınırlama yapmak doğru değildir. Günümüzde en yaygın kimya, biyoloji, fizik, elektronik, bilgisayar, malzeme bilimi, gibi alanlarda kullanımı mevcuttur. Son zamanlarda tıp alanında da oldukça önemli gelişmelere imza atılmasını sağlamıştır.
Ayrıca havacılık, savunma ve uzay sanayisinde de önemi tartışılamaz büyüklüktedir. Çevre, enerji, filtreleme, tarım, gibi alanlardaki çalışmalar ise daha sürdürülebilir, yaşanabilir bir çevreye imza atmaktadır ve gün geçtikçe bu alanlardaki çalışmalara olan ihtiyacımız artacaktır. Şuan en yaygın çalışılan sektörleri şöyle sıralamak mümkündür;
- Malzeme ve imalat sektörü
- Nano Elektrik ve Bilgisayar Teknolojileri
- Tıp ve Sağlık Sektörü
- Havacılık ve Uzay Araştırmaları
- Çevre ve Enerji
- Savunma Sektörü
- Biyoteknoloji
- Tarım ve Gıda
Bu alandaki çalışmalar günümüzdeki ilerlemiş haliyle bile hala kısıtlı durumdadır. Nanoölçekli aygıtlar sayesinde gelecekte;
- Hastalıkların daha kolay teşhisi ve sinir hücrelerinin onarımı
- Paslanmayan-kirlenmeyen eşyalar
- Çevreye daha duyarlı, daha az yakıt harcayan otomobiller
- Daha ince, daha hızlı bilgisayar ve telefonlar
- Uzay sanayisi için radyasyona dayanıklı teknolojik aletler
- Hidrojen depolama sistemleri
- Görünmezlik sağlayan materyaller
- Savunma sanayi için akıllı üniforma
gibi çalışmaların yapılacağı öngörülmektedir.
Nanofabrikasyon ve Alınması Gereken Önlemler
Nanoteknoloji alanında yapılan çalışmalar çok hassas çalışmalardır ve dikkat edilmesi gereken birçok etken vardır. Gereken başlıca bileşenleri şu şekilde sıralayabiliriz;
- Temiz Oda (Clean Room): Havadaki küçük partiküller üretim sürecini ve verimini olumsuz etkileyebilir. Temiz odalar, havadaki partikül kontaminasyonu, (bulaşma) partikül boyutu, kontrollü sıcaklık ve nem konularında kontrol seviyesine sahip olan nanoteknolojik çalışmalarının gerçekleştiği yerlerdir. Bu odalarda HEPA adlı filtreler kullanılır ve bu filtreler havadaki 0,3 mikrondan daha küçük partikülleri yakalayıp filtreler
- Vakum Sistemleri: Hava moleküllerinin kendileri bile incelenen örneklere yapışabilir ve süreci olumsuz etkileyebilir. Bu durumu engellemek için vakum sistemleri kullanılır. Bu sistem dış ortamdan soyutlanmış bir oda veya kutu şeklindedir. Sistemin kapağı kapatıldıktan sonra, oksijen, nitrojen, karbon dioksit gibi hava molekülleri vakum pompasıyla dışarı atılır.
- Özel giysi Ekipmanları: Nanoboyutta bir malzemeyi incelemek için temiz oda denilen yere girmeden önce giymeniz gereken bazı kıyafetler vardır. Clean Room Suits olarak adlandırılan bu ekipman, Kıyafetinizdeki partiküllerin yayılmasını engeller. Ayrıca giyeceğiniz eldiven, yüz maskesi, gözlük hem sizi olası durumlardan korur hem de incelenecek örneği saçacağınız partiküllerden korur.
- Özel Kağıt ve Kalem: Temiz odalarda kullanılmak için üretilen ve az partikül saçan özel kağıt ve kalemler mevcuttur. Çok yaygın olmasa da kullanıldığı zamanlar görülmektedir.
Bu önlemler alınan en temel önlemlerdir. Bunların dışında yapacağınız işleme göre sizi ve örneği korumak için kullanılan birçok yöntem de bulunmaktadır.
En genel anlamıyla küçük boyutlar-geniş uygulamalar olarak açıklanan bu teknolojinin önemi her geçen gün artmaktadır. Bu alanda yapılan ve yapılacak projeler geleceğe tutulan bir fener görevi görmektedir. Gelecekte karşımıza çıkabilecek çoğu soruna bir çözüm olarak sunulabilecek bu teknoloji, gelişmenin asla durmayacağı, mühendis ve mühendis adaylarının önem vermesi gereken bir konudur.
