Nanobilim ve Nanoteknoloji
Şakir ErkoçSözler ve Alıntılar
Nanotüp fiberler gerilmeye karşı en sağlam malzemedir.
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
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.
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.
Nanoteknoloji, atom ve moleküllerin bir araya getirilmesi ile nanometre ölçeklerde işlevli yapıların oluşturulması
şeklinde özetlenebilir.
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."