Nanoteknoloji Nedir? Nanoteknolojinin Kullanım Alanları Nelerdir?

Bu yazımızda sizlere nanoteknolojiden, tarihçesinden ve kullanım alanlarından bahsedeceğiz. Nanoteknoloji (nanotechnology), çokça boyutlardan oluşan bu boyutlarından da en az bir boyutu nanometre ile ölçülebilen boyutları da molekül ve atomik ölçümlerle oluşturulmuş işlevi olan yapıların inşa edilmesi veya kullanılmasıdır. Bu yapılarda kritik olan durum, söz konusu oluşmuş yapıların insan elleri tarafından diğer bir adıyla sentetik oluşum sürecinden geçmesidir.  Yer yüzünde bulunan atomik ve moleküler yapılar bu tanımların dışında kalırlar. Nanoteknoloji (nanotechnology) o kadar küçük bir yapıdadır ki sizler bu yapıyı tahmin bile edemezsiniz. Nanoteknoloji boyutuna örnek verecek olursak bir nanometre bir metrenin bir milyarda birine eşittir. Bir insanın saç telinin ortalama kalınlığı elli bin iken, bir kağıt parçasının kalınlığı ise yüz bin nanometredir.

Nanoteknolojinin Tarihçesi

Nanoteknolojinin ve nano biliminin temelinde oluşan fikirler ve konular 29 Aralık 1959 yılında Kaliforniya eyaletinde Teknoloji Enstitüsünde, Amerikan Fizik Topluluğu tarafından oluşturulan bir toplantı esnasında Nobel ödülü bulunan fizikçi Richard Feynman adlı bilim insanı tarafından toplantı ortasında bu fikir ortaya atılmıştır. Bu konu hakkında yaptığı konuşmada fizikçi Feynman oluşacak maddeyi atomik olarak kontrol etmenin olabilme potansiyelinden bahsederek, şu anda sahip olunan bilginin 1959’dan beri günümüz teknolojisine ulaşacağından bahsetmiştir.

Nanoteknoloji (nanotechnology) ismi ise ilk kez masaya yatırıldıktan 10 yıl sonra Prof. Norio Taniguchi tarafından icat edilmiştir. Bu konulardan ziyade asıl modern olan teknolojinin başlaması 1981 yılında atom parçalarını görmemizi oluşturan tarama tünelleme mikroskobunun yapımı (icadı) ile gerçekleştirilmiştir.  Dünyada Nanoteknolojinin oluşumu Milanyumdan sonra en fazla para yatırılan alanlardan biri haline gelmiştir. ABD’de Ar-Ge çalışmalarına destek olmak amacıyla 2017 Federal Bütçesinde Nanoteknoloji konusunda 1.4 milyar Dolar ayırmış, 2001’den bu zamana kadar da toplam bütçe tutarı 24 milyar Dolar Ar-Ge faaliyetinde harcanmıştır. Amerika kadar bütçe ayrılmasa da Avrupa Birliği ve Japonya da bu konuda araştırma yapan bilim insanlarına destek olmaktadır. Dünyada yüzden fazla akademik enstitü, araştırma merkezi, devlet kurumları da bu teknoloji üzerine araştırma yapmaktadırlar.

Nanoteknoloji Nedir? Nanoteknolojinin Kullanım Alanları Nelerdir? | Mikroçipler çok küçüldü demişken, daha da küçüleceğini nereden bilebilirdik!

Nanoteknolojinin Uygulama Alanları

Amerika da bulunan Ulusal Nanoteknoloji Girişim Merkezinin kurucusu olan Mihail C. Roco nanoteknolojinin gelişimini dört nesile ayırır.

Birinci Nesil: Bu nesilde nano yapılar pasiftir sadece tek bir görevi yerine getirmek amacıyla oluşturulmuştur.

İkinci Nesil: Aktif olarak işlem gören Nano yapılar, birden fazla görevi yerine getirebilen “Çok-görevli” maddelerdir.

Üçüncü Nesil: Nano sistemler birbirleriyle iletişim içinde olan binlerce farklı maddeden oluşan sistemlerdir.

Dördüncü Nesil: Birleşen nano sistemler sayesinde, karmaşık yapıları yerine getiren iç içe geçmiş sistemsel yapılardır.

İnsanlık olarak şu an sahip olunduğu teknoloji sayesinde en azından bugünlük ikinci nesil olan nano yapılarını kullanmaktayız. İkinci nesil olmasına rağmen çok farklı endüstri ve teknoloji alanında devrim yaratacak nitelikte ilerlemeler oluşması sağlanır. Nanoteknolojinin kullanıldığı tıp, çevre bilimleri ve güvenlik alanlarında gelişmeler de buna örnektir.

Şimdi sizlere nanoteknolojinin faydaları ve hangi alanlarda teknolojik gelişmelere yarar sağlayacağına göz atalım.

Nanoteknoloji Nedir? Nanoteknolojinin Kullanım Alanları Nelerdir? | Nanoteknoloji ile insan vücudunun her bölümüne müdahale edilebilecek

Elektrik ve IT Alanlarında Yaşanan Gelişmeler

Nanoteknoloji (nanotechnology) yapılarını kullandığımız taktirde daha hızlı, daha küçük, taşınabilir ve diğer veri depolama cihazlarına göre daha fazla veri saklayabilen sistemlerin gelişmesinde rol oynayarak bilgisayar ve elektronik sistemlerin teknoloji alanında ilerlemesine katkıda bulunmuştur.

• Transistorlar sayesinde neredeyse bütün modern bilgisayarların çalışabilmesini sağlayan basit giriş anahtarıdır, bu transistorlar nanoteknoloji sayesinde iyice küçülmektedir. 21. Yüzyılın başında oluşan bir transistorun boyutu 130-250 nanometre arasında değişiyor iken 2014 senesinde Intel 14 nanometre boyutunda bir transistor geliştirmiştir. IBM’in yaptığı 2015 senesinde ilk 7 nanometre boyutundan olan transistörü icat etmiş, Berkley Ulusal Laboratuvarı 2016 yılında 1 nanometre olan bir transistörü icat edip tüm dünyaya tanıtmışıtr. Önümüzde ki zamanlar da daha küçük ve daha hızlı transistörler yakın zaman içinde bilgisayarın tüm belleğinin küçük çipe yerleştirerek aktarım sağlayabilir.
• Esneklik, bükülebilen ve katlanılabilir özellikleri bulunan elektronik eşyalar, günümüz dünyasına yavaş yavaş girmeye başlamışlardır. Telefonların esnekliği, katlanılabilir elektronik kağıtlar, kıyafetlerin dikme özelliği bulunan fotovoltaikler gibi gelişmeler ile hayat standartlarımızı arttırmaktadır.
• Şu an günümüz piyasasında bulunan çok yüksek çözünürlükte ki bilgisayar ve tv ekranları sadece birkaç nanometre büyüklüğü ile kuantum noktalarına daha canlı renkler verirken gösterdiği grafiğe rağmen daha az enerji vermektedir.

Nanoteknoloji Nedir? Nanoteknolojinin Kullanım Alanları Nelerdir? | Nanobotlar ile mikro büyüklükteki maddelere bile ulaşılabiliyor

Tıp ve Sağlık Hizmetlerindeki Gelişmeler

Nanoteknoloji sayesinde şuan sahip olunan tıbbi araçlar ile bilgiyi ve konu metotlarını genişletmekle birlikte geliştirmektedir. Nanotıp denilen tanım ise, nanoteknolojinin tıp alanında da uygulanmasında, bunun yanında oluşan hastalıkların engellenmesinde, bir takım hastalıklara teşhis konulması ve tedavi edilmesi için kesin tedaviler sunmaktadır.

• Altın nanoparçacıklar potansiyel olarak kansere çözüm olarak araştırılmaktadır,
• Nanoteknoloji sayesinde hastalarda uygulanan tedavide daha iyi görüntülenme ve en iyi teşhis araçları olarak uygulanmaktadır. Özellikle de kişilerde erken teşhisin yanında bireysel tedavi yöntemlerinde de kullanılması sağlanmaktadır.
• Nanoteknoloji ile uğraşan araştırmacılar gerekli olan ilacı direk kanser oluşan hücreye vererek sağlıklı dokuya hiçbir zarar verilmeden nanoparçacıkları geliştirme amacındadırlar. Bu kanser tedavi yöntemiyle hem yaşamımızı değiştirecek hem de hastalarda oluşan kemoterapi olumsuzluklarını ortadan kaldırıyor.
• Nanoteknolojinin rejeratif tıp yani tükçe anlamıyla onarıcı tıp alanında kullanılmasına yönelik yapılan araştırmalar insan yapısının sinir dokusu ve kemik sistemi gibi bir çok farklı konuya yayılmıştır. Nanoteknolojinin uygulandığı bir diğer sağlık alanı da organ nakli için kullanılabilecek ortamı üretebilmek için karmaşık dokuların üretilmesi için çalışılmaktadır.
• Nanoteknoloji tıp alanında yapılan araştırmalar Nanoteknolojinin sağladığı teknolojik yardımlar ile aşıları geliştirmeye çalışmaktadır. İğnesiz aşı sistemi de şuan çalışılması olan grip aşısı projeleri arasındadır.

Nanoteknoloji Nedir? Nanoteknolojinin Kullanım Alanları Nelerdir? | Nanobotlar hastalıklı dokuları yok edebilecek mi?

Enerji Alanındaki Gelişmeler

Nanoteknolojinin enerji tarafında kullanılması ve uygulama alanının bulunduğu üzere Dünya’da artan enerji kaynak ihtiyacının karşılanması ve alternatif enerji kaynaklarında da geliştirmek üzere kullanılmaktadır. Bir çok bilim insanı dünya üzerinde yenilenebilir enerji kaynaklarının da geliştirilmesi ve enerji oranının azalması açısından çalışmalar yapılmaktadır.

• Nanoteknolojiyi kullanarak ham petrolden benzin oluşmasında verim arttırmaktadır. Ayrıca daha çok verim ile yanma ve azaltılan düşük sürtünme ile otomobillerde ve elektrik enerjilerinde benzin tüketimi azalmaktadır.
• Karbon nanotüplerin yardımıyla çok daha az dirence sahip elektrik tellerinin üretiminin artması için araştırmalar yapılmaktadır. Bu araştırmalar sayesinde elektrik hatlarının birbirleriyle transferi sırasında kaybedilen güç azalmış olacaktır.
• Nanoteknolojinin ilgilendiği bir diğer konuda güneş panellerinin verimi yükseltilip fiyatlarında da azalmaya gidilecektir. Son çalışmalarda gösterilen güneş panellerini “boya” olarak kullanacağını göstermektedir.
• Nanoteknoloji sayesinde daha fazla enerji tutan, daha hafif, daha hızlı şarj edilebilen ve daha uzun süre kullanılabilecek bataryaların üretim aşamasında kullanılmaktadır.

Ulaşım Alanındaki Gelişmeler

Nanoteknoloji, normal yapılara göre daha hafif, daha güvenli ve daha akıllı taşıtların üretilmesi için çok fonksiyonlu materyallerin oluşumu için vaat etmektedir. Nanoteknoloji de ulaşım altyapısının geliştirilmesi de araştırma konusu olarak masaya yatırılmıştır.

Nanoteknolojinin mühendisler tarafından üretilmiş alüminyum, çelik, asfalt, beton ve diğer çimento ürünlerinin materyallerini ve bunların geri dönüştürülmüş formları otoyolların ve aklınıza gelebilecek diğer ulaşım alt yapısı parçalarının ömürlerinin uzatılması, performans dönüşlerinin de arttırılması ile gelecek vaat etmektedir. Şuan yapılan çalışmalar ile gelecekte kendini hiçbir yapay kuvvet olamadan kendini tamir edilebilen ve kendi üzerinde enerji transferi yapabilen yollar mümkün olmaktadır.

Ayrıca Bakınız

• Dünyanın en hafif maddesi Aerojel nedir? Aerojel Nerelerde Kullanılıyor?
• Yapay zeka ve katil robotlar insanlığın sonunu mu getirecek?