NANOTEKNOLOJİ

Günlük yaşamda şahit olunan astronomi olayları ve yeryüzünde yaşanan olaylar fiziğin ilk çalışma konuları olmuştur.

Atomun, atom altı parçacıkların ve elektromanyetik dalgaların keşfi, fizik biliminin çalışmalarını da bu alanlara yönlendirmiştir.

Fizik bilimi, makro evrenden başlayarak, mikro evrene doğru genişleyen bir gelişim süreci içindedir.

Önceleri klasik fizik, 1900’lü yıllardan itibaren de modern fizik bilimsel çalışmalara yeni yaklaşımlar getirmiştir.

1960’lı yıllarda ilk olarak dile getirilen nanoteknoloji, günümüzde kimya ve biyoloji bilim dalları gibi fizik biliminin de ilgi alanlarından biridir.

Nanoteknoloji maddenin atom ve molekül seviyesinde kontrolü anlamında kullanılmaktadır.

“Nano” Yunanca “cüce” demektir.

Nanometre metrenin milyarda biridir (1 nm = 10^-9 m).

1980’li yıllarda taramalı tünelleme mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu adı verilen, nano ölçekte incelemeye imkan sağlayan gelişmiş mikroskopların üretilmesi nanoteknolojinin önünü açmıştır.

Nanoteknolojinin hedeflerinden bazıları şunlardır:

• Atomik boyutlarda malzeme üretmek
• Atomik boyutta görüntüleme ve deneysel yöntemlerin geliştirilmesi
• Nano boyutta değişen fiziksel özellikleri keşfetmek ve yeni kullanım alanları ortaya çıkarmak
• Başka moleküllerle yüzey kaplaması yapılarak yeni kimyasal aktiviteler elde etmek

Nanoteknolojinin ürün ya da hizmet sunacağı bazı sektörler şu şekilde sıralanabilir:

• Malzeme ve imalat sektörü
• Elektronik ve bilgisayar teknolojileri
• Tıp
• Havacılık ve uzay
• Çevre ve enerji
• Biyoteknoloji ve tarım
• Savunma sanayii

Nanomalzemeler

Maddenin normal (günlük yaşamdaki) alışageldiğimiz mekanik, optik, manyetik ve elektrik gibi fiziksel özellikleri nano seviyelerde çok farklı olabilmektedir. Örneğin,

• Altının normal şartlarda erime sıcaklığı 1064 ^oC olduğu halde nano boyutta 600 ^oC’dir.
• Normal şartlarda altın hiç reaksiyona girmediği halde, nano boyutla oldukça aktif bir elementtir.
• Normal şartlarda çelik, nikelden daha sert olduğu halde, nano boyutta nikel, sertleştirilmiş çelikten daha serttir.
• Normal şartlarda bakır opak olduğu halde, nano seviyede saydamdır.
• Silikon normal şartlarda yalıtkan olduğu halde, nano boyutta iletkendir.

Maddenin nano boyutlardaki özelliklerinden yararlanılarak oldukça kullanışlı malzemeler üretilmeye başlanmıştır.

Örneğin nano ölçekte üretilen karbon nanotüpler çelikten 30 kat dayanıklı, elmastan 2 kat daha iyi iletken, bakırdan 1000 kat fazla yük taşıyabilir, yoğunluğu alüminyumun yansı kadardır.

Nanoteknolojide üretilen malzemelerin birçoğunda belirli bir düzende kesilip yuvarlanan grafenden elde edilen karbon nanotüpler kullanılmaktadır.

Graten, transistörlerin yapımı için çok önemli bir malzemedir. Ayrıca saydam ve esnek olması nedeniyle katlanabilir ekran teknolojisinin gelişmesinde önemli yeri vardır.

Nanoteknolojide kullanılan fulleren, kullanıldıkları yüzeyin elektriksel ve optiksel yapısını değiştirir.

Nanomalzemeler ve Kullanım Alanları

Nanomalzemeler, dayanıklı ve işlevsel olmaları sebebiyle günlük yaşamda yaygın bir kullanım alanı bulabilir.

Henüz geliştirme aşamasında olsa da nanomalzemelerin ön görülen kullanım alanlarından bazıları aşağıdaki gibidir.

• Bilgisayar entegre devreleri
• Hafif ve dayanıklı eşyalar
• Leke tutmayan, buruşmayan, eskimeyen, kirlenmeyen, koku yapmayan ayakkabı ve tekstil ürünleri
• Yüzey kaplama ve boyama
• İnsan vücudunu dıştan ve içten detaylı görüntülemeye imkan sağlayan tıbbi görüntüleme cihazları