Yeni bir sanayi devrimi Nanoteknoloji
Güncelleme Tarihi:
Oluşturulma Tarihi: Temmuz 31, 2005 00:20
Bir düşünün, beynin kılcal damarları inceliğinde bir ya da birkaç nanorobotun bedeninizde dolaştığını, burnunuzun içinde, damarlarınızda. Bu gezinti sırasında normal işlevini görmeyen bir organa rastladıklarına ya da bir sorunla karşılaştıklarında derhal gerekli müdahalede bulunduklarını, virüsleri öldürüp, hücreleri onardıklarını.
Ya da suyun üzerinde yüzecek kadar hafif olmasına karşın yine de çok sağlam olan üstelik kendi kendine renk değiştiren bir otomobile sahip olduğunuzu. Heyecan verici değil mi? Zaten son yıllarda dünyada nanoteknoloji kadar heyecan yaratan çok az bilim alanı var. İş dünyasının çehresini değiştirecek yeni bir ‘sanayi devrimi’ olarak gösterilen nanoteknoloji, dijital bilgisayarların icat edilmesinden sonra hayatlarımızı etkileyen en önemli gelişme olarak nitelendiriliyor.
Nano kelimesi, Latince cüce anlamına gelen ‘nanus’ kelimesinden geliyor. Nano teknoloji, çok küçük maddelerin teknolojisi anlamına geliyor.
Nanometre, metrenin milyarda biri ölçeğindedir. Ya da bir milimetrenin binde birine eşittir; bir insanın saç telinin kalınlığı yaklaşık 80 bin nanometre kadardır. Nanometre ölçekli bir parçacık, en küçük canlı hücreden daha küçüktür. Ve dünyanın en güçlü mikroskobu altında ancak görülebilir. Örneğin ancak mikroskopla gördüğümüz bir virüsün boyutunun 100 nano olduğunu söyleyelim.
Kısacası, nanoteknoloji, üzerinden ölçülen çok küçük ölçeklerde özel çalışmalar ile yapılan ürün geliştirme ve mühendislik çalışmaları olarak tanımlanmaktadır. Nanoteknoloji ile ilgilenen bilimin adı ise nano bilimdir.
İSİM BABASI DR. DREXLER
Peki neden dünya harıl harıl bu en küçük teknoloji üzerine araştırma yapıyor?
Çünkü bir maddenin nano büyüklüğü 100 nanometrenin altına indirildiğinde fiziksel, biyolojik ve kimyasal özellikleri çok farklılaşabiliyor.
Kaliforniya’da Foresight Enstitüsü Başkanı Dr. Eric Drexler, Massachusetts Institute of Technology’deki eğitimi sırasında biyolojik sistemlerden esinlenerek molekülsel makineler yapılabileceğini öğrenmiş ve nanoteknoloji kelimesini ilk kez o ortaya çıkarmış.
Nanoteknoloji, ilk olarak moleküler gelişimi hedef alıyor. Bilim insanları artık atomları ve molekülleri birer yapıtaşı olarak kullanarak yeni nesneler yapabiliyorlar. Amaç, fiziğin kurallarına aykırı düşmeden doğanın yapı taşlarını sınırlamak hatta daha da küçültmek.
Adı cüce teknoloji ama nanoteknolojinin vaat ettiği dünya alabildiğine büyük. Yeni enerji kaynaklarının keşfi, sağlık alanında devrim niteliği taşıyabilecek gelişmeler, temiz bir çevre, bugün kullandığımızdan milyonlarca kez hızlı bilgisayarlar, akıllı giysiler...
Potansiyel kullanım alanları arasında daha güçlü ve daha hafif malzemelerin geliştirilmesi yer alıyor; mikroskobik düzeyde insan vücudunu keşfedebilen ‘nanobotlar’ sayesinde önemli boyutlardaki bilgi çok küçük boyutlardaki mikroçiplere kaydedilebiliyor.
20 BİN ARAŞTIRMACI
Nanoteknoloji tüm dünyada çığ gibi büyüyen bir sektör. Bu alanda şu anda bütün dünyada 20 bin araştırmacı çalışıyor. Amerikan Ulusal Bilim Akademisi’nin tahminlerine göre, önümüzdeki 15 yıl içinde nanoteknoloji üretim sektöründe çalışacak işçi sayısı 2 milyon olacak.
Dünya, nanoteknoloji bilim, araştırma ve ürünlerinde önümüzdeki 10-20 yıl içinde büyük bir atılım bekliyor. Ülke sanayileri hızla nano teknoloji araştırmaları sonucu elde edilen teknolojiler ve ürünler üzerinde yükselecek. Öyle ki, örneğin teknoloji alanında elde ettiği başarılarla dünya ekonomisinde kendine gitgide daha geniş bir yer bulan Güney Kore’de, kamu araştırma enstitüleri nanomekatronik, nano ölçekte kuantum aygıtlar, nanobiyoteknoloji, nanoteknoloji tabanlı enformasyon ve enerji depolama üzerinde çok ciddi fonlar yaratılmış durumda.
Türkiye bu konudaki stratejisini TÜBİTAK tarafından hazırlanan ‘Vizyon 2023 Belgesi’ ile belirlemiş olmasına karşın bu alan için ayrılan bir bütçe henüz söz konusu değil. Ya kimi üniversitelerin çabaları ya da bazı şirketlerin ilgilenmeleri sayesinde ufak çaplı çalışmalar yürütülüyor.
DÜNYADA NANOTEKNOLOJİ YATIRIMLARI
Nanoteknoloji alanında dünyada en büyük yatırımı ABD yapıyor. Ülkede şu anda 50’in üzerinde nanoteknoloji araştırma merkezi var ve bunlara her geçen gün yenileri ekleniyor. ABD’de ulusal nanoteknoloji yatırımı 2003 yılı için 710 milyon dolardı, 2005’in ilk yarısı için 850 milyon dolara çıkarıldı. ABD’yi 650 milyon dolarlık yatırım ile Japonya, 400 milyon dolar ile Avrupa Birliği takip ediyor.Bu alanda yarışa katılan diğer ülkeler Rusya, İsrail, Güney Kore, Çin, Kanada ve Avustralya.
NANOTEKNOLOJİ NASIL GELİŞTİ?
Konuyu ilk dile getiren kişi, Nobel ödüllü ünlü fizikçi Richard P. Feynman olarak kabul ediliyor. Feynman, 1959 yılında Britannica Ansiklopedisi’nin tamamı bir iğne başı büyüklüğündeki alana nasıl yazılabilir, sorusundan hareketle nano ölçeğe ulaşıyor. Feynman’a göre yazı yazmak için o gün kullanılan araçların 10’da 1’i büyüklüğünde araçlar yapılabilir ve bu araçları kullanarak da 100’de 1’i büyüklüğünde araçlar yapılır ve bu sürer... Konuşmasında, küçültme işleminin devamında gelinecek noktada (atomlar düzeyi) artık aletlerinin tasarımının gerçekleşmesi için bildiğimiz kurallar dışında başka kuralların devreye girmesi gerektiğinden söz ediyor. Atomlar veya molekül düzeyindeki yapıların tam kontrolü sağlandığındaysa, neler olabileceğini hayal etmek bile zor. Ancak fikir vermesi açısından karbon nanotüplerden söz edebiliriz. Bildiğiniz gibi bugünkü televizyon ve bilgisayar ekranları Katod Işıklı Tüpler (CRT) olarak biliniyor. Karbon nano bilimi kullanarak nanotüplerden geliştirilen Saha Yayılımlı Tüp (FET) ise, bugün kullandıklarımızdan çok daha parlak, neredeyse gözardı edilebilir kadar az enerji kullanan ve ağırlıkları da çok daha hafif olan ekranların üretimine geçilmesi ve piyasaya çıktığında eskilerinden daha ucuz olması sonucunu doğuruyor.
1980’LER
MİKROSKOP DEVRİMİ
Araştırmacıların daha küçük boyutlarda çalışmaya başlamasıyla birlikte birçok problem de ortaya çıkmaya başladı. Boyutlar küçüldükçe, yapılan çalışmaları izlemek zorlaştı. 1981 yılında IBM tarafından yeni bir mikroskop türü ‘Scanning Tunneling Microspcope’ (STM) geliştirildi. Bu önemli ilerlemede pay sahibi olan araştırmacılar, bu buluşları ile 1986’da Nobel Fizik Ödülü’nü aldılar. Aynı zamanlarda STM mikroskobunun bir türevi olan ‘Atomic Force Microscope’ (AFM) geliştirildi. Feynman’ın bahsetmiş olduğu enstrümanlar (scanning electron microscope, atomic force microscope, near field microscope vb.) 1980’lerde geliştirildi ve eşzamanlı olarak gelişen bilgisayar kapasiteleri ile nano skalasında ölçüm ve modelleme yapılması mümkün oldu.
1990’LAR
KARBON NANOTÜPLER
1990’ların başında, Rice Üniversitesi’nde Richard Smalley öncülüğündeki araştırmacılar, 60 karbon atomunun simetrik biçimde sıralanmasıyla elde edilen futbol topu şeklindeki ‘fullerene’ molekülleri geliştirdiler. Elde edilen molekül, 1 nanometre büyüklüğünde ve çelikten daha güçlü, plastikten daha hafif, elektrik ve ısı geçirgen bir yapıya sahipti. Bu araştırmacılar, 1996 yılında Nobel Kimya Ödülü’nü aldılar. 1991 yılında Japon NEC firması araştırmacılarından birinin, Sumio Iijima’nın, karbon nanotüpleri bulduğunu duyurdu. Karbon nanotüpler, fullerene molekülünün esnetilmiş bir şekli olup benzer şekilde önemli özelliklere sahipti; çelikten 100 kat daha güçlü ve ağırlığı çeliğin ağırlığının 6’da 1’i kadardı. 90’larda ayrıca Feynman’in fikirleri, Eric Drexler tarafından geliştirildi ve bir kitap haline dönüştü (Yaratılışın Motorları). Drexler, 1992’de yayınladığı kitabında (Nanosistemler: Moleküler Makineler, Üretim ve Hesaplama), bu konudaki genel kavram ve tezleri ayrıntılı olarak anlattı.
2000’LER
YARIŞ BAŞLIYOR
1999 yılında ABD’de Bill Clinton hükümeti nanoteknoloji alanında yürütülen araştırma, geliştirme ve ticarileştirme faaliyetlerinin hızını artırma amacını taşıyan ilk resmi hükümet programını, Ulusal Nanoteknoloji Adımı’nı (National Nanotechnology Initiative) başlattı. 2001 yılında Avrupa Birliği, Çerçeve Programı’na nanoteknoloji çalışmalarını öncelikli alan olarak dahil etti. Bunları dünyadaki başka birçok ülke daha takip etti ve 21. yüzyılın ilk küresel teknoloji yarışı resmen başlamış oldu.
Nano kelimesi, Latince cüce anlamına gelen ‘nanus’ kelimesinden geliyor. Nano teknoloji, çok küçük maddelerin teknolojisi anlamına geliyor.
Nanometre, metrenin milyarda biri ölçeğindedir. Ya da bir milimetrenin binde birine eşittir; bir insanın saç telinin kalınlığı yaklaşık 80 bin nanometre kadardır. Nanometre ölçekli bir parçacık, en küçük canlı hücreden daha küçüktür. Ve dünyanın en güçlü mikroskobu altında ancak görülebilir. Örneğin ancak mikroskopla gördüğümüz bir virüsün boyutunun 100 nano olduğunu söyleyelim.
Kısacası, nanoteknoloji, üzerinden ölçülen çok küçük ölçeklerde özel çalışmalar ile yapılan ürün geliştirme ve mühendislik çalışmaları olarak tanımlanmaktadır. Nanoteknoloji ile ilgilenen bilimin adı ise nano bilimdir.
İSİM BABASI DR. DREXLER
Peki neden dünya harıl harıl bu en küçük teknoloji üzerine araştırma yapıyor?
Çünkü bir maddenin nano büyüklüğü 100 nanometrenin altına indirildiğinde fiziksel, biyolojik ve kimyasal özellikleri çok farklılaşabiliyor.
Kaliforniya’da Foresight Enstitüsü Başkanı Dr. Eric Drexler, Massachusetts Institute of Technology’deki eğitimi sırasında biyolojik sistemlerden esinlenerek molekülsel makineler yapılabileceğini öğrenmiş ve nanoteknoloji kelimesini ilk kez o ortaya çıkarmış.
Nanoteknoloji, ilk olarak moleküler gelişimi hedef alıyor. Bilim insanları artık atomları ve molekülleri birer yapıtaşı olarak kullanarak yeni nesneler yapabiliyorlar. Amaç, fiziğin kurallarına aykırı düşmeden doğanın yapı taşlarını sınırlamak hatta daha da küçültmek.
Adı cüce teknoloji ama nanoteknolojinin vaat ettiği dünya alabildiğine büyük. Yeni enerji kaynaklarının keşfi, sağlık alanında devrim niteliği taşıyabilecek gelişmeler, temiz bir çevre, bugün kullandığımızdan milyonlarca kez hızlı bilgisayarlar, akıllı giysiler...
Potansiyel kullanım alanları arasında daha güçlü ve daha hafif malzemelerin geliştirilmesi yer alıyor; mikroskobik düzeyde insan vücudunu keşfedebilen ‘nanobotlar’ sayesinde önemli boyutlardaki bilgi çok küçük boyutlardaki mikroçiplere kaydedilebiliyor.
20 BİN ARAŞTIRMACI
Nanoteknoloji tüm dünyada çığ gibi büyüyen bir sektör. Bu alanda şu anda bütün dünyada 20 bin araştırmacı çalışıyor. Amerikan Ulusal Bilim Akademisi’nin tahminlerine göre, önümüzdeki 15 yıl içinde nanoteknoloji üretim sektöründe çalışacak işçi sayısı 2 milyon olacak.
Dünya, nanoteknoloji bilim, araştırma ve ürünlerinde önümüzdeki 10-20 yıl içinde büyük bir atılım bekliyor. Ülke sanayileri hızla nano teknoloji araştırmaları sonucu elde edilen teknolojiler ve ürünler üzerinde yükselecek. Öyle ki, örneğin teknoloji alanında elde ettiği başarılarla dünya ekonomisinde kendine gitgide daha geniş bir yer bulan Güney Kore’de, kamu araştırma enstitüleri nanomekatronik, nano ölçekte kuantum aygıtlar, nanobiyoteknoloji, nanoteknoloji tabanlı enformasyon ve enerji depolama üzerinde çok ciddi fonlar yaratılmış durumda.
Türkiye bu konudaki stratejisini TÜBİTAK tarafından hazırlanan ‘Vizyon 2023 Belgesi’ ile belirlemiş olmasına karşın bu alan için ayrılan bir bütçe henüz söz konusu değil. Ya kimi üniversitelerin çabaları ya da bazı şirketlerin ilgilenmeleri sayesinde ufak çaplı çalışmalar yürütülüyor.
DÜNYADA NANOTEKNOLOJİ YATIRIMLARI
Nanoteknoloji alanında dünyada en büyük yatırımı ABD yapıyor. Ülkede şu anda 50’in üzerinde nanoteknoloji araştırma merkezi var ve bunlara her geçen gün yenileri ekleniyor. ABD’de ulusal nanoteknoloji yatırımı 2003 yılı için 710 milyon dolardı, 2005’in ilk yarısı için 850 milyon dolara çıkarıldı. ABD’yi 650 milyon dolarlık yatırım ile Japonya, 400 milyon dolar ile Avrupa Birliği takip ediyor.Bu alanda yarışa katılan diğer ülkeler Rusya, İsrail, Güney Kore, Çin, Kanada ve Avustralya.
NANOTEKNOLOJİ NASIL GELİŞTİ?
Konuyu ilk dile getiren kişi, Nobel ödüllü ünlü fizikçi Richard P. Feynman olarak kabul ediliyor. Feynman, 1959 yılında Britannica Ansiklopedisi’nin tamamı bir iğne başı büyüklüğündeki alana nasıl yazılabilir, sorusundan hareketle nano ölçeğe ulaşıyor. Feynman’a göre yazı yazmak için o gün kullanılan araçların 10’da 1’i büyüklüğünde araçlar yapılabilir ve bu araçları kullanarak da 100’de 1’i büyüklüğünde araçlar yapılır ve bu sürer... Konuşmasında, küçültme işleminin devamında gelinecek noktada (atomlar düzeyi) artık aletlerinin tasarımının gerçekleşmesi için bildiğimiz kurallar dışında başka kuralların devreye girmesi gerektiğinden söz ediyor. Atomlar veya molekül düzeyindeki yapıların tam kontrolü sağlandığındaysa, neler olabileceğini hayal etmek bile zor. Ancak fikir vermesi açısından karbon nanotüplerden söz edebiliriz. Bildiğiniz gibi bugünkü televizyon ve bilgisayar ekranları Katod Işıklı Tüpler (CRT) olarak biliniyor. Karbon nano bilimi kullanarak nanotüplerden geliştirilen Saha Yayılımlı Tüp (FET) ise, bugün kullandıklarımızdan çok daha parlak, neredeyse gözardı edilebilir kadar az enerji kullanan ve ağırlıkları da çok daha hafif olan ekranların üretimine geçilmesi ve piyasaya çıktığında eskilerinden daha ucuz olması sonucunu doğuruyor.
1980’LER
MİKROSKOP DEVRİMİ
Araştırmacıların daha küçük boyutlarda çalışmaya başlamasıyla birlikte birçok problem de ortaya çıkmaya başladı. Boyutlar küçüldükçe, yapılan çalışmaları izlemek zorlaştı. 1981 yılında IBM tarafından yeni bir mikroskop türü ‘Scanning Tunneling Microspcope’ (STM) geliştirildi. Bu önemli ilerlemede pay sahibi olan araştırmacılar, bu buluşları ile 1986’da Nobel Fizik Ödülü’nü aldılar. Aynı zamanlarda STM mikroskobunun bir türevi olan ‘Atomic Force Microscope’ (AFM) geliştirildi. Feynman’ın bahsetmiş olduğu enstrümanlar (scanning electron microscope, atomic force microscope, near field microscope vb.) 1980’lerde geliştirildi ve eşzamanlı olarak gelişen bilgisayar kapasiteleri ile nano skalasında ölçüm ve modelleme yapılması mümkün oldu.
1990’LAR
KARBON NANOTÜPLER
1990’ların başında, Rice Üniversitesi’nde Richard Smalley öncülüğündeki araştırmacılar, 60 karbon atomunun simetrik biçimde sıralanmasıyla elde edilen futbol topu şeklindeki ‘fullerene’ molekülleri geliştirdiler. Elde edilen molekül, 1 nanometre büyüklüğünde ve çelikten daha güçlü, plastikten daha hafif, elektrik ve ısı geçirgen bir yapıya sahipti. Bu araştırmacılar, 1996 yılında Nobel Kimya Ödülü’nü aldılar. 1991 yılında Japon NEC firması araştırmacılarından birinin, Sumio Iijima’nın, karbon nanotüpleri bulduğunu duyurdu. Karbon nanotüpler, fullerene molekülünün esnetilmiş bir şekli olup benzer şekilde önemli özelliklere sahipti; çelikten 100 kat daha güçlü ve ağırlığı çeliğin ağırlığının 6’da 1’i kadardı. 90’larda ayrıca Feynman’in fikirleri, Eric Drexler tarafından geliştirildi ve bir kitap haline dönüştü (Yaratılışın Motorları). Drexler, 1992’de yayınladığı kitabında (Nanosistemler: Moleküler Makineler, Üretim ve Hesaplama), bu konudaki genel kavram ve tezleri ayrıntılı olarak anlattı.
2000’LER
YARIŞ BAŞLIYOR
1999 yılında ABD’de Bill Clinton hükümeti nanoteknoloji alanında yürütülen araştırma, geliştirme ve ticarileştirme faaliyetlerinin hızını artırma amacını taşıyan ilk resmi hükümet programını, Ulusal Nanoteknoloji Adımı’nı (National Nanotechnology Initiative) başlattı. 2001 yılında Avrupa Birliği, Çerçeve Programı’na nanoteknoloji çalışmalarını öncelikli alan olarak dahil etti. Bunları dünyadaki başka birçok ülke daha takip etti ve 21. yüzyılın ilk küresel teknoloji yarışı resmen başlamış oldu.