Nanobilim ve Nanoteknoloji
Şakir ErkoçNanobilim ve Nanoteknoloji Gönderileri
Nanobilim ve Nanoteknoloji kitaplarını, Nanobilim ve Nanoteknoloji sözleri ve alıntılarını, Nanobilim ve Nanoteknoloji yazarlarını, Nanobilim ve Nanoteknoloji yorumları ve incelemelerini 1000Kitap'ta bulabilirsiniz.
Uzay yolculuklarında gerekli olan yakıt hem ağırlık bakımından hem de hacim bakımından günümüz teknolojileri ile sınırlı miktarda alınabilmektedir. Nanoteknoloji ürünü malzemeler ve aygıtların kullanılması bu sahadaki zorluklara da çözüm getirecektir. Nano yapılı malzemeler daha hafif; daha sağlam, sıcaklığa karşı daha dayanıklı olmaları sebebiyle roket ve uzay istasyonlarının yapımında önemli olmaktadır.
Hap kadar bilgisayarlara kadar gider -mi- bu iş?
Nano ölçekte bilgi depolama elemanları ayrı bir önem kazanmaktadır. Nano ölçekte elektronik devre elemanları daha az enerji ile işlevlerini yerine getirebildiğinden nanoteknoloji ürünü bilgisayarların günümüz teknolojisi ile üretilen bilgisayarlara kıyasla ebat olarak daha küçük, hız ve kapasite olarak daha büyük, harcadığı enerji bakımından çok daha ekonomik olacağı beklenmektedir. Bu sahadaki gelişme, bilişim teknolojilerinin gelişmesini de sağlayacaktır.
Malzeme ve imalat: Nanoteknoloji gelecekte yapılması düşünülen malzeme ve aygıt üretim yöntemlerinin değişmesini; nano ölçekte işlevi olan malzeme ve aygıtların makroskobik boyutlardaki malzeme içine yerleştirilmesini ve bunların çok miktarda hatasız üretilmesi için yeni yöntemlerin geliştirilmesini
gerekli kılmaktadır. Nano ölçekteki malzemelerin daha hafif, daha sağlam, programlanabilir malzemeler olması, daha az malzeme kullanımı, üretim safhasında daha az enerji gereksinimi, artık malzeme üretmemesi gibi avantajlar nano imalatta önemli hususlardır.
Hep üzerinde durmamız gereken o dinamizm...
Bir lisenin öğrencileri bir toplu iğne başına "iyi mi?" yazısını yazıp rakip lise öğrencilerine gönderirler, onlar da bunun üzerine toplu iğnenin başı üzerindeki yazının i harflerinden birisinin noktası içine "o kadar da değil!" yazısını yazıp gönderirler. Feynman gerçekleşmesini hayal ettiği bu düşünceye göre 1960'lı yılların başında Feynman üniversite öğrencileri arasında bir yarışma düzenlemiştir. Kim çalışır vaziyette dünyanın en küçük elektrik motorunu yapabilirse ona 1000 $ ödül vereceğini vaat etmiştir. Kısa süre içinde bunu gerçekleştirmiştir de. Önemli gelişmeleri, hayal gücü geniş insanların gerçekleştirebileceği bir kez daha kanıtlanmış oluyor.
Richard Feynman, öngörüleri, bilimi herkese yayma çabaları ve verdiği seminerleri ile fizikçiler arasında tanınmış bir bilim adamıdır. Kuantum elektrodinamiği sahasında yapmış olduğu çalışmalarla 1965 yılında Fizik Nobel ödülünü almıştır. Bu ünlü fizikçi 1959'da bir konferansta "There is plenty of room at the bottom" (Aşağıda daha çok yer var) başlıklı bir konuşma yapmıştır. Feynman bu konuşmasında eğer atom ve molekül büyüklüklerinde imalat yapılabilirse birçok yeni keşiflerin olabileceğini söylemiş, Feynman bu konuşmasında ayrıca böyle bir şeyin gerçekleşebilmesi için ilk başta nano ölçekte özel ölçme ve üretim yöntemlerinin geliştirilmesi gerektiğini belirtmiştir. Feynmann'ın bu meşhur konuşması nanobilim ve nanoteknolojinin başlangıcı kabul edilmektedir.
Serbest elektronları tek yönde hareket kabiliyetine sahip olan malzemeler de "1B" (bir boyutlu) yapılar olarak adlandırılır. Nanotel, nanotüp gibi yapılar bu guruba girer. Ayrıca serbest elektronların bulunduğu, ama yapının üç boyutla sınırlı olması sebebi ile hareket kabiliyeti olmadığı yapılar da vardır; bunlara da "0B'' (sıfır boyutlu) yapılar denir. Nanotop, kuantum nokta, topaklar bu sınıftadır.
Malzemelerde boyut ile ebat arasında fark vardır; malzemelerin ebatlarının küçülmesi farklı bir olay, boyutarının azaltılması ise daha farklı bir olaydır. Malzemelerin boyutları bulundurdukları serbest elektronların hareket serbestlikleri ile ilgilidir. Hareket serbestliğinden elektron akımının olabileceği anlaşılır. Eğer serbest elektronlar üç yönde de hareket edebiliyorlarsa o zaman malzeme "3B" (üç boyutlu) yapı olarak adlandırılır, bütün kristal yapılar bu sınıfa girer. Katı madde olarak bilinen yapılar 3B, yapılardır. Eğer serbest elektronlar sadece iki yönde hareket edebiliyorlarsa o zaman malzeme "2B" (iki boyutlu) yapıya sahip demektir. Hemen hemen bütün katmanlı yapılar bu sınıfa girer.
Altın nano ebatlarda kırmızı renkte görünürmüş.
Altın elementi makroskobik büyüklükte sarı renkli görünürken nano ebatlarda kırmızı renkte görünür. Yani maddenin sırf elektronik özellikleri değil, optik özellikleri de boyutu ile değişir. Bundan şu sonuç çıkartılabilir; malzemelerin nano ölçekteki yapılarını kontrol etmeyi başarmakla birçok özelliği ve dolayısı ile işlevleri kontrol edilebilmektedir.
Maddeler küçüldükçe farklı özellikler gösteriyormuş
Bizmut kristali ile bizmut nanotelini ele alalım. Bizmut kristali makroskobik ebatta yarı metal bir malzemedir, fakat nanotel halinde yarı iletken bir malzeme özelliği göstermektedir. Aynı atomlardan oluştuğu halde farklı geometride birbirinden apayrı davranışa sahip iki farklı malzeme karşımıza çıkmaktadır, üstelik her iki yapıda da atomların birbirlerine bağlanma şekilleri aynıdır.