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.
Suda çözillebilen karbon topu türevlerinden oluşturulan bir maddenin HIV virüsünün faaliyetlerini sınırladığı tesbit edildiğinde karbon nanotopların AIDS tedavisinde bile yeri olduğu söylenebilir. Karbon nanotoplar hidrojen depolamada ve yüksek enerjili pil yapımında kullanılabilir. Karbon nanotopların küre şeklinde ve simetrik yapılarından dolayı, üzerlerinde elektrik yükü homojen olarak dağılır, iki ayrı malzeme arasında sürtünmeyi azaltıcı madde olarak da kullanılabilir. Karbon nanotopların muhtelif özellikler için (çeşidi gazlar, nem vs.) algılayıcı yapımında da kullanım alanı vardır. Nanotoplardan oluşturulan katkılı kristal yapıların süperiletkenlik özelliği göstermesi nanotopların süperiletken malzeme yapımında da önemli bir yeri olduğunu göstermektedir.
Sayfa 48Kitabı okudu
Karbon nanotoplardan yapılan yeni malzemelerin polimer teknolojisinden biyolojiye, hatta tıbbi uygulamalara kadar geniş bir kullanımı vardır.
Sayfa 48Kitabı okudu
Nanotoplar optik sınırlayıcı olarak kullanılırlar; optik sınırlayıcılar malzemeleri aşırı ışıktan korumak için kullanılan kaplama malzemeleridir.
Sayfa 47Kitabı okudu
Biyoteknoloji ve Tarım
Biyosentezleme ve biyoişleme yeni kimyasal ve ecza malzemesi sağlayabilir. Biyolojik yapı taşlarının suni malzemelerin ve aygıtların içine yerleştirilmesiyle biyolojik işlev ve başka istenen özelliklere sahip malzemeler üretilebilir. Tarımda da nanoteknolojinin kullanım alanları vardır. Örneğin bitkileri böceklere karşı korumak için moleküler seviyede kimyasalların geliştirilmesi; hayvanlar ve bitkilerin genlerinin, hayvanlar için ilaçların, DNA testleri için nano ölçekte kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi sağlanabilir.
ODTÜ yayıncılık 2. Baskı - Kasım 2007
Altın elementi makroskobik büyüklükte sarı renkli görünürken nanoebatlarda 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.
Sayfa 10 - ODTÜ yayıncılık 2. Baskı - Kasım 2007
Topaklarda, özellikle artı yüklü metal topaklarda, Coulomb Patlaması (CP) olarak bilinen ilginç bir özellik vardır. Bu özellik topağın kararlılığı (sağlamlığı) hakkında bilgi verir. Topaklardaki artı yük fazlalığı bazı hallerde atomlar arasındaki çekici etkileşmeyi yenebilir ve topak atomları bir arada durmakta zorlanır ve topak dağılır. Artı yük fazlalığı aslında elektron kaybı demektir. Topaklar yüksek düzeyde iyonlaştırılırsa (elektron kopartılırsa) artı yükçe zenginleşirler. Elektron azlığı bir bakıma Coulomb patlamasına sebep olur; çünkü topaktan belli sayıda elektron kopartılınca atomlar birbirlerinden ayrılmaktadır.
Topaklar genellikle "farklı şartlarda bir arada tutulan atom grupları" olarak tanımlanır. Kimi araştırmacılar topakları maddenin beşinci hali olarak kabul ederken yaygın tanımı ile "topaklar farklı bilim dallarını birleştiren sonlu yapılardır."
Nanotüp fiberler gerilmeye karşı en sağlam malzemedir.
Kafes yapıdaki karbon toplarına genel olarak "fullerene" adı verilmektedir. Bu adlandırma başlangıçta C60 için düşünülmüş olsa da günümüzde her boydaki karbon toplarına kısaca fullerene denmektedir. Fullerene adı, C60'in yapısının Mimar Buckminsterfullerene'ni yaptığı mimari tasarımlara benzemesinden dolayı mimarın adına izafeten verilmiştir.
Karbon atomunun elektronlarından ilk ikisinin bağlanmaya hiç etkisinin olmaması, ayrıca ilk iki elektron ile geri kalan elektronların enerjileri arasındaki farkın da büyük olması karbonun farklı yapılar oluşturabilmesini sağlamaktadır. Bu özelliklerde başka bir elementin olmaması karbonu rakipsiz yapmakta ve belki de dünyada hayatın karbon esaslı olması bu sebebe dayanmaktadır.
Nanobilim ve/veya nanoteknoloji dendiğinde akla ilk önce karbon nanoyapılar gelmektedir, çünkü bu sahada öncü element karbon atomudur, öncü malzeme de karbon esaslı malzemelerdir.
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. Katmanlı yapılarda bir kat bir cins atomdan oluşurken başka bir kat da başka bir cins
atomdan oluşur. Örneğin Silisyum/Germanyum gibi katmanlı
yapılar hep 2B yapılardır. Serbest elektronları tek yönde hareket kabiliyetine sahip olan malzemeler de "lB" (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. İlk başta belirli bir elektronik işlevi olamazmış gibi gözükse de, bu tür yapılar kuantum bilgisayarlar da dahil birçok uygulamanın vazgeçilmez bileşenidir
Ebatlar küçüldükçe kuantum özellikler (mikroskobik özellikler) daha belirgin hale gelir. Bunun en önemli sonuçlarından birisi atomların geometrik düzeninin maddenin bazı fiziksel özelliklerini etkilemesidir. Karbondan yapılmış malzemeler bu konuda çok iyi örneklerdir. İşin ilginç tarafı, karbondan başka elementlerden oluşmuş yapıların da boyutu azalınca benzer özellikler göstermesidir. Örneğin, bizmut kristali ile bizmut nanotelini ele alalım. Bizmut kristali makroskobik ebatta yarımetal bir malzemedir, fakat nanotel halinde yarıiletken 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. Başka bir örnekte altını ele alalım; altın elementi makroskobik büyüklükte sarı renkli görünürken nanoebatlarda kırmızı renkte görünür. Yani maddenin sırf elektronik özellikleri değil, optik özellikleri de boyutu ile değişir. Bundan şu sonuç çıkartılabilir; malzemelerin nanoölçekteki yapılarını kontrol etmeyi başarmakla birçok özelliği ve dolayısı ile işlevleri kontrol edilebilmektedir.
Nanoteknoloji, atom ve moleküllerin bir araya getirilmesi ile nanometre ölçeklerde işlevli yapıların oluşturulması
şeklinde özetlenebilir.