Nanoteknoloji nedir?
“Nanoteknoloji” terimi, atomik ve moleküler ölçekte meydana gelen süreçleri inceleyen bir bilimsel ve mühendislik disiplinleri kompleksi olarak bilinmektedir. Daha azının olamayacağı kadar küçük malzeme ve cihazları manipüle etmeyi içermektedir.
Nanopartiküller hakkında konuşurken, genellikle 0.1 nm ila 100 nm arasındaki boyutları ifade etmektedirler. Örnek olarak; çoğu atomun boyutlarının 0.1 ila 0.2 nm aralığında olduğu gösterilebilmektedir. Ayrıca DNA molekülünün genişliğinin yaklaşık 2 nm olduğuna, bir kan hücresinin karakteristik boyutunun ise, yaklaşık 7500 nm olduğunu göstermektedir. Yine bir insan saçının ise, 80.000 nm olduğuna dikkat edebilirsiniz.
Küçük nesneler neden nano ölçekte bu kadar özel özellikler kazanmaktadır?
Örneğin, altın ve gümüş atomlarının küçük grupları benzersiz katalitik özellikler sergilerken, büyük numuneler genellikle etkisizdir. Gümüş nanopartiküller, belirgin antibakteriyel özellikler sergilemektedir. Bu nedenle genellikle yeni taşınabilir türlerde kullanılabilmektedir.
Parçacık boyutu küçüldükçe yüzey/hacim oranı artmaktadır. Bu nedenle nanopartiküller kimyasal reaksiyonlara çok daha kolay girmektedirler. Ayrıca kuantum fiziğinin etkileri 100 nm’nin altında bir seviyede ortaya çıkmaktadır. Kuantum etkileri, malzemelerin optik, elektriksel veya manyetik özelliklerini öngörülemeyen şekillerde etkileyebilmektedir.
Bazı maddelerin küçük kristal örnekleri, kuvvete maruz kaldıklarında büyük kristallerin yaptığı gibi çatlayamayacakları bir duruma geldikleri için daha güçlü hale gelirler. Metaller bazı açılardan plastik gibi olmaktadır.
Nanoteknolojinin uygulanması için beklentiler nelerdir?
1986’da Eric Dressler, kendi kendini kopyalayan (yani kendilerini yeniden üreten) nanorobotların toplumun ihtiyaç duyduğu tüm işleri yaptığı ütopik bir geleceğin resmini çizmiştir. Bu küçücük cihazlar insan vücudunu içeriden tamir ederek insanları adeta ölümsüz kılmışlardır. Nanorobotların da çevrede özgürce dolaşabilmeleri, ortamdaki kirlilikle mücadelede onları vazgeçilmez yapabilecektir.
Nanoteknolojinin bilgisayar teknolojisi ile birlikte, tıp ve askeri ilişkilerde önemli atılımlar sağlanması beklenmektedir. Örneğin, tıp bilimi, ilaçları küçük nanobombalarda kanserli dokulara doğrudan ulaştırmanın yollarını geliştirmiştir. Gelecekte, nanocihazlar enfeksiyonlarla savaşmak ve hastalıkları teşhis etmek için arterlerde devriye gezebilecekler.
Amerikalı bilim adamları, ameliyat edilemeyen kanserli tümörleri bulmak ve yok etmek için “nano mermileri” başarıyla kullanmışlardır. Bilim adamları, kanser hücreleriyle temas edebilen antikorlara nanopulletleri ile bağlandılar. Ancak “Nano mermileri” frekansta kızılötesine yakın radyasyona maruz bırakabilmektedir. Bu da sıcaklıklarında gözle görülebilir derece yükselme sağlamaktadır. Gelecekte kanserojen dokuların yok edilmesine katkıda bulunacağına inanılmaktadır.
Cambridge’deki ABD Ordusu tarafından finanse edilen Nanoteknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, tamamen yeni bir üniforma türü oluşturmak için nanoteknolojiyi kullanmışlardır. Bu üniformanın amaçları rengi değiştirebilmek ve mermileri saptırabilmektedir. Aynı zaman da enerjiyi yana doğru fırlatabilmek ve kemikleri birbirine yapıştırabilmek gibi özellikleri oluşturulmaya çalışılmaktadır.
Nanoteknoloji şu anda nerede uygulanmaktadır?
Nanoteknoloji, kişisel bilgisayarlar için sabit disklerin, katalitik konvertörlerin, içten yanmalı motor elemanlarının üretiminde kullanılabilmektedir. Ayrıca bunların yanı sıra yüksek mukavemetli ve aynı zamanda hafif tenis raketleri, metal kesme aletleri üretiminde kullanılmaktadır. Hassas elektronik cihazlar için antistatik kaplamalar, pencereler için kendi kendini temizlemelerini sağlayan özel kaplamalar vb. yapılabilmektedir.
Nano cihazlar nasıl oluşturmaktadır?
Şu anda, nanocihazları üretmenin iki ana yöntemi vardır.
Aşağıdan Yukarıya doğru
Nano cihazların montajı, bir ev veya araba montajına benzeyen molekül-molekül ilkesine dayanmaktadır. Kozmetikte kullanılan titanyum dioksit veya demir oksit gibi basit nanoparçacıklar kimyasal sentezle üretilebilmektedir.
Atomik kuvvet mikroskobu adı verilen ve bu tür prosedürleri gerçekleştirmek için yeterince hassas olan aletleri, nano teknoloji yardımıyla oluşturmak mümkündür. İlk kez, bu teknik IBM uzmanları tarafından kullanılmıştır. Bir tarama tünelleme mikroskobu kullanarak, bir nikel numunesinin yüzeyine 35 ksenon atomu yerleştirerek IBM kısaltmasını ortaya koymuşlardır.
Yukarıdan aşağıya doğru
Bu teknik, makroskopik bir numune kullanılarak oluşturulabilmektedir. Örneğin, nano ölçekli karakteristik parametrelere sahip mikro elektronik cihazların olağan bileşenlerini yüzeyinde oluşturmak için dağlamayı kullandığımızı varsaymaktadır.
Nanoteknoloji insan sağlığı veya çevre için bir tehdit midir?
Nano partiküllerin olumsuz etkileri hakkında çok fazla bilgi bulunmamaktadır. 2003 yılında yapılan bir araştırma, karbon nano tüplerin farelerde ve sıçanlarda akciğerlere zarar verebileceğini göstermiştir. 2004 yılında yapılan bir araştırma ise, balıklarda birikebileceğini ve beyin hasarına neden olabileceğini göstermiştir. Ancak her iki çalışmada da olağandışı koşullar altında yüksek dozlarda madde kullanılmıştır.
Bazı yorumcular ayrıca nano teknolojinin yaygın kullanımının sosyal ve etik risklere yol açabileceğini savunmuşlardır. Yani örneğin nano teknolojinin kullanımı yeni bir sanayi devrimini başlatırsa, iş kaybına yol açmaktadır. Ayrıca, nanoteknoloji bir kişinin algısını değiştirebilmektedir. Çünkü kullanımları ömrün uzamasına yardımcı olacak ve vücudun stabilitesini önemli ölçüde artıracaktır.
Kristen Kulinovski, “Cep telefonlarının ve internetin yaygın olarak benimsenmesinin toplumda muazzam değişikliklere yol açtığını kimse inkar edemez” demektedir. “Gelecek yıllarda nano teknolojinin toplum üzerinde daha büyük bir etkisi olmayacağını kim söylemeye cesaret edebilmektedir?”
