Nanoteknoloji nedir?
Nanometre, metrenin milyarda birine eşittir( 1 m = 10^9 nm ). Atomlar 1nm’den
küçüktür. 1nm yaklaşık 6 karbon atomu veya 10 su molekülünün uzunluğuna denktir.[6]
Nanoteknoloji 1-100 nm boyutundaki maddelerin anlaşılması, işlenmesi, kontrol edilip atomsal
seviyede değiştirilerek işlevsel hale getirilmesidir.[1]
Nano skalada malzemelerin fiziksel, kimyasal ve biyolojiksel özellikleri temel olarak
tek tek atom molekül veya bulk maddenin özelliklerinden farklıdır.[1]
Çok küçük bileşenler halinde birçok kuantum etkisine bağlı ve elektronların
eylemlerindeki çok küçük sayıdaki hareketleri içerebilen araştırmalar yürütülmüştür.[2]
Nanoteknoloji bilimi, mühendisliği ve teknolojisi daha önce mevcut olmayan bilgi ve
yeniliklere öncülük etmektedir.[3]
Nano skaladaki maddenin özelliklerinin farklı olduğunu
söylemiştik. Örneğin; altının rengi normalde sarıdır. Fakat altının
rengi nano ölçeklere inildiğinde değişiklik göstermektedir. Nano
skalada altın partiküllerin boyutlarına bağlı olarak kırmızı, pembe
veya mavi olabilir. Orta çağda altın nano skalada kırmızı olarak
vitray sanatında kullanılmıştır.[3]
Nano
seviyelere
inildiğinde
değişen başka şeylerde var. Farklı güçler
beklenmedik etkilere sahip olabiliyor nano
skalada. Örneğin; kertenleler ayaklarında
onları duvara yapıştıracak bir yapıştırıcı
olmamasına
rağmen
duvarlarda
yürüyebiliyor. Kertenkelelerin ayaklarında
milyonlarca nano boyutta küçük kıllar
vardır( yaklaşık 200nm ). Bu kıllar duvarla
geçici bağ oluşturarak kertenkelenin
duvarda durabilmesini sağlar. Bu bağ zayıf olmasına karşın kertenkelenin duvarda yerçekimine
karşı durabilmesine yetecek sayıda ayaklarında kıl mevcuttur.[3]
Maddenin en küçük yapı taşı atomdur. Bu atomların maddeyi oluştururken ki dizilişleri
materyallerin özellik ve davranışlarını belirler. Örneğin kömür de elmas da karbon atomlarının
oluşturduğu maddelerdir. Bu 2 maddenin tamamen farklı özelliklere sahip olması karbon
atomlarının maddeleri oluştururken meydana getirdiği dizilişten kaynaklanmaktadır.[3]
Karbon, nano boyutlu olan karbon nanotüp ve buckyballs içeren yapılara dönüşebilir.
Bu küçük yapılar dizilişlerinden kaynaklanan özel özelliklere sahiptir. Bu nano ölçek
formundaki karbon yapıların nasıl geliştirilerek nanoteknolojide kullanılacağı ile ilgili
araştırmalar yapılıyor.[3]
Top Down Ve Bottom Up ( Yukarıdan Aşağıya Ve Aşağıdan
Yukarıya ) Nedir?
Top down ve bottom up; nanoteknolojistlerin nanoteknolojiyi kullanarak malzeme
üretilmesi veya cihazların işlenmesinde önerdiği iki yaklaşımdır.[5]
Bottom up yaklaşımı yapı oluşturmak için
seçici atomları malzemeye ekler. Bottom up
yaklaşımını kullanarak, örneğin; bilgisayar çipini
atom atom monte edebilir, devre yapmak için
atomları özel alanlara yerleştirebiliriz.[5]
Top down yaklaşımı yapıyı oyarak yeni yapı
oluşturur. Top down yaklaşımı örneğin; bilgisayar
çipi yaratmak yerine, yığın malzemeyi(bulk
material) nano özellikler oluşturmak için oyar.
Atomik düzeyde madde ile ilgilenmez.[5]
Ayrıca bazı nanoteknolojistler nano partiküller kullanarak yapılar oluşturmak için
kendiliğinden montaj(Self-assembly) denilen bir teknik kullanıyorlar. Self-assembly’de
malzemeyi yaratılacak koşullar içerilir yani atom ve moleküller bir malzeme yaratmak için özel
bir şekilde kendi kendilerini düzenlerler. Self-assembly’yi bottom up yaklaşımının bir formu
olarak da düşünebiliriz. [4]
Nano Ölçekte Maddelerin Özellikleri Neden Değişiyor?
2 nedeni var;
1) Yapıların yüzey alanı-hacim oranını yükseltir.
(Daha fazla atom yüzeyde veya yüzeye yakın olur ki bu da onları daha zayıf bağlı ve
daha reaktif yapar.) [7]
2) Kuantum mekaniğinin önemi.
(Yapıların boyutları elektronların dalga boyları ile aynı ölçekte ve kuantum
sınırlamasında olması elektronik ve optik özelliklerinde değişikliklere sebep olur.) [7]
Nanoteknoloji Uygulamaları
Çok küçük motorlar, pompalar üretilebilir, sinek
büyüklüğünde veya daha küçüklükte helikopterler üretilebilir. [7]
Biyolojik ve kimyasal sensörler kullanılarak kanser hücreleri
tespit edilip yok edilebilir. [7]
Enerji depolama sistemlerinde nano bataryalar ve nano teller
kullanılıyor. [7]
Tüketici ürünleri nanoteknoloji ile geliştiriliyor. Örneğin;
nanoteknoloji leke ve kırışıklığa dayanıklı giysiler, hızlı emilen ilaç
ve besinler, çok güçlü tenis raketleri, çizilmeye karşı dayanıklı boyalar yapımında kullanılıyor.
[7]
Resimde mikro-motor üzerinde bir mayt
dönmektedir. [7]
(Sandia National Labs)
Micro/Nano elektromekanik sistemler
Resimde gördüğünüz insanların sindirim
sisteminde dolaşıp fotoğraf çeken bir tür
cihaz (bugbot) [7]
(Carnegie Mellon University)
Nanopartikül boyutundaki moleküller ile
ilaçlar direk olarak hastalıklı hücrelere
gönderilebilir.[8]
Nano demir partikülleri ile sudaki ve
topraktaki ağır metaller temizleniyor.[7]
Nano altınlar insanlar üstündeki klinik
deneylerde kullanılıyor. Terapide nano
altınlar insanların kanına enjekte ediliyor ve
kızılötesi ışınlar kullanılarak ısıtılıyor
böylece etrafındaki dokulara çok az zarar
vererek kanserli hücreler öldürülüyor.[3]
Nano gümüş solüsyonu kullanılarak
medikal aletlerde, yanık ve cerrahi
pansumanlarda karşı bakteri ve mantarların
hücresel metabolizmaların büyümesini
önleniyor.[7]
http://www.sjsu.edu/faculty/selvaduray/page/engr296y/Nanotechnology%20in%20BioMedical%20Applications.ppt
Kaynaklar
1)http://www.seas.virginia.edu/admin/diversity/k12/Intro-to-Nanotechnology-NathanSwami.ppt
2)http://cloud479.weebly.com/uploads/2/2/4/8/22484572/nano_technology.ppt
3)http://www.nisenet.org/sites/default/files/catalog/uploads/8893/nanotechnology_slides_31o
ct11_1.ppt
4)http://www.dummies.com/how-to/content/nanotechnology-top-down-or-bottom-up.html
5)http://www.dummies.com/how-to/content/nanotechnology-top-down-or-bottom-up.html
6)http://faculty.ksu.edu.sa/Alomar/Documents/Nanotechnolog_Lecture.ppt
7)http://snf.stanford.edu/Education/Nanotechnology.SNF.web.pdf
8)https://vinstan.wikispaces.com/file/view/Nanotechnology.ppt/51628145/Nanotechnology.pp
t
Download

Nanoteknoloji nedir?