Nanoteknoloji özellikle son yıllarda adını sıkça duyuran bir bilim dalıdır. 1980’li yıllardan itibaren bilim dünyasında önemli yere sahiptir. Nanoteknoloji kısaca tanımlanacak olursa 1 ile 100 nanometre ölçeğinde mikroskobik küçük parçacıklarla gerçekleştirilen teknoloji ve mühendislik çalışmalarının bütünü olarak ifade edilebilir. Nanobilimi alışılmış ölçü birimleri haricinde mikroskobik ölçeklerde üretilen malzemeler üretir. Üretilen küçük parçacıklar, farklı uygulama alanlarında kullanılır. Pek çok farklı işlev için üretilen nanoteknolojik malzemeler sağlıktan mimariye, mühendislikten çevre bilimlerine kadar çeşitli kullanım alanlarında değerlendirilir. Nanoteknolojinin uygulama alanlarına ve gelecekteki potansiyeline gelin birlikte bakalım.
Nanoteknolojinin Temel Prensipleri
Nanoteknoloji, bilim ve mühendislik alanında ileri fonksiyonel sistemler üretmek için mikroskobik ölçekte çalışılan bir alandır. Fonksiyonel ve yüksek performanslı malzeme, teknik üretmek amacıyla nanoteknolojide farklı yaklaşımlar kullanılır. Nanoteknolojinin benimsediği yaklaşımlar dolayısıyla uygulama alanı da oldukça geniştir.
Nanoteknolojinin temel çalışma prensipleri; nanomateryaller, teorik yaklaşımlar, fonksiyonel yaklaşımlar, biyobenzeşimsel yaklaşımlar, yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya yaklaşımlar olarak sıralanabilir. Nanoteknolojide kullanılan temel prensipler farklı çalışma sistemlerini de beraberinde getirir.
Nanoteknoloji bilimi maddelerin mikroskobik boyutunda çalışır. Atomik, moleküler ve supramoleküler ölçekte kontrolü ile gerçekleştirilen bilimsel çalışmaları kapsar. Nanoteknoloji ile atomik ve moleküler ölçekte materyaller farklı işlevlerde kullanılmak üzere üretilir.
Nanoteknolojinin Farklı Sektörlerdeki Uygulamaları
Nanoteknoloji mimariden sağlık sektörüne, malzeme üretiminden havacılık ve uzay çalışmalarına, çevreden enerji bilimine, savunma sanayiden bilgisayar, elektronik sistemlerine, tarımdan gıdaya pek çok farklı uygulama alanına sahiptir. İnsan yaşamını kolaylaştırmak için fizik, biyoloji, kimya, tıp, astronomi, eczacılık, bilgisayar gibi tüm bilim dallarında nanoteknoloji çalışmaları yapılır. Nanoteknoloji ileri fonksiyonel sistemlerin üretilmesinde kullanılır. Nanoteknoloji, malzemelerle daha yüksek performanslı sistemler elde edilmesini sağlar. Daha az yakıt harcayan, daha hafif araba, uçak üretilmesinde nanoteknolojinin etkisi yüksektir.
Nanoteknoloji astronomi ve uzay alanında da başarılı çalışmalar yapılmasını sağlar. Astronomi ve uzay çalışmaları yüksek maliyetler gerektirir. Araştırmalarda kullanılan sistemlerin büyüklüğü ve boyutu da uzay araştırmalarının maliyetini yükseltir. Bu nedenle, uzay alanında kullanılan malzemelerin ağırlığı, boyutunun fonksiyonel hale getirilmesi hem araştırmanın yapılmasını kolaylaştırır hem de maliyetleri düşürür. Bu sebeple, nanoteknoloji malzemeleri ile uzay araştırmalarında tercih edilen aygıtların ağırlığı önemli ölçüde azaltılır. Bu çalışmalarda sıklıkla kullanılan karbon nanotüpler hem yakıt maliyetlerinin azaltılması hem de makinelerin ağırlığının düşürülmesinde etkilidir. Nanotüpler dayanımı ve performansı yüksek materyallerdir.
Tıp, sağlık ve mühendislik alanında nanoteknoloji ile üretilen makineler pek çok uygulamanın yapılmasını kolaylaştırır. Canlılara moleküler ölçekte müdahale yapılmasını sağlayan bu teknoloji ile üretilmiş yeni cihazlarla vücutta zarar gören dokular onarılabilir. Normal şartlarda vücutta ulaşılması zor yerlere daha kolay erişilebilir.
Nano Boyuttaki Malzemelerin Özellikleri
Nanoteknoloji ile mikroskobik ölçekte pek çok farklı malzeme üretilir. Gözle görülemeyecek kadar küçük parçacıklar gelişmiş teknolojik özelliklerde imal edilir. Yüksek performanslıdır. Dayanımı da fazladır. Mimari alanda kullanılan nanomateryaller ile yapı cephelerinde kendi kendini temizleyen sistemler oluşturulması mümkündür. Ayrıca, iç mekan hava kalitesinin artırılması için kapalı mekanlardan kirleticilerin arındırılmasını sağlayan nanoparçacıklar da yeni bir teknolojidir. Nanoteknolojik malzemeler ile üretilen ürünler şu şekilde sıralanabilir:
- Ultraviyole korumalı gözlükler
- Çizilmeye dayanıklı ürünler
- Daha hafif araba, uçak
- Derinlemesine etki eden kozmetik ürünleri
- Kendini temizleme özelliği bulunan ayakkabı, tekstil ürünleri
- Çok hızlı bilgisayar çipleri
- Dayanıklı kumaş ve ipler
- Sinir hücrelerinin onarımında kullanılan cihazlar
Nanoteknolojinin Gelecekteki Potansiyelleri
Nanoteknoloji ile çipler, makineler ve diğer nanomateryaller üretilir. Nanotüpler uzay çalışmalarını hızlandırır. Kuantum bilgisayarlarında sayısız işlemin aynı anda gerçekleştirilmesinde nanoteknolojinin etkisi yüksektir. Tekstil alanında nanoteknoloji ile ateşe ve suya dayanıklı kumaşlar üretilir. Biyoçipler, tıp alanında pek çok hastalığın tedavi edilmesinde kullanılır. Nitekim, nanoteknoloji günlük yaşamın ve insan hayatının kolaylaştırmasının yanı sıra uzay, makine ve malzeme üretimi, tıp teknolojileri gibi alanlarda önemli bilimsel gelişmelerin gerçekleştirilmesini de sağlar.
