Nanoteknoloji Hakkında Herşey...

Teknolojide Minyatürleşme Devrimi: NANOTEKNOLOJİ

Sat, 01 Mar 2008 19:15:00 +0200

Dünya, insanın tüm yaşamını etkileyecek kadar büyük yeni bir teknolojik devrimin eşiğinde. Nanoteknoloji adı verilen ve
atomlar veya molekülleri tek tek alıp hassas şekilde birleştirerek her istenen ürünü elde etmek olarak tanımlayabileceğimiz
bu teknolojinin temeli, doğadaki atomik dizilimi taklit etme ilkesine dayanıyor.

Nanoteknoloji nedir?
Yunancada 'cüce' anlamına gelen nano, fizikte bir metrenin milyarda biri anlamına gelen ölçü birimidir. Bu tanıma göre "nanoteknoloji" insanın saç kılının 80 binde biri büyüklüğünde "nano" ölçüdeki parçalarla uğraşan bilimdir. Tıpkı yap-boz oyununda parçaların birleştirilerek istenen şeklin oluşturulması gibi, nanoteknolojide de atomlar veya moleküller tek tek alınıp hassas şekilde birleştirilerek istenen ürün elde edilir. Bilindiği gibi bütün maddeler atomlardan oluşmuştur. Özelliklerini de atomlarının dizilişlerinden alırlar. Atomları hareket ettirebilecek boyutlarda aletler geliştirilebildiği takdirde, doğadaki atomik dizilim taklit edilerek herşey kopyalanabilir. Çünkü maddeleri farklı kılan; en küçük birim olan atomların dizilişlerindeki çeşitliliktir. Atomları hareket ettirebilecek bir teknoloji de bu çeşitliliğe bir ölçüde ulaşabilir. Sözgelimi kömür moleküllerindeki atomları düzenleyebilirsek aynı moleküllerin farklı bir dizilimi olan elmas elde edebiliriz.

Nanoteknolojide Nasıl Bir Üretim Gerçekleşir?
Günümüzde kullanılan üretim teknikle.. ( devamı )

Nanoteknoloji Nedir?

Sat, 01 Mar 2008 00:01:00 +0200

Bundan yıllar önce bir TRT belgeselinde görmüştüm. İngilizcesi ile “Self Assembly”, yani kendi kendine monte diye anlatabileceğimiz bir fikir beni büyülemişti. “Self assembly” nanoteknoloji ile özdeş oldu yıllar sonra ki zaten ayrı şeyler değildiler. Yıllar geçti aradan şimdi heryerde bir nano çılgınlığı almış başını gidiyor.

Nanoteknoloji’nin birçok tanımı vardır. Bence en güzel ve en zarif tanım : “Atomsal düzeyde mühendislik”. Diğer tanımlarına ise Amerikan hükümeti raporlarından erişebilirsiniz. Burada önemli olan bir etki veya materyalin 100 nanometre civarında olmasıdır. Nanoteknoloji biraz da ilginç bir tartışma ortamı, mesela malzeme bilimciler nanoteknolojinin en çok kendileri ile ilgili olduğunu iddia ederler. Kimyacılar ve fizikçiler de bu tartışmaya katılırlar. Sonunda nanoteknoloji kralın paylaşılamayan kızı olur, çıkar.

Bilim tarihi uzun zamandır sürekli branşlaşmaya gitti, hatta Türkiye de çokça kullanılan bir söz vardır: “Her şeyden biraz bileceğine, bir şeyi tam bil” diye. Nanoteknoloji bu görüşü savunanları sanırım bayağı bir üzecektir. Çünkü bilimsel gelişmenin atomik boyut sınırlarına dayanması ile bir anlamda bilimler de ortak bir noktaya yaklaşmışlardır.

Artık canlıların sırrını çözmek için molekülleri ve bağ yapılarını bilmek, fizik kanunlarını uygulamak için kimyayı öğrenmek ve elektronik çipler imal etmek için hem kimya hem fizik bilmek, atomları anlamak için kuantum fiziğini idrak edebilmek gerekiyor. Sanki Nanoteknoloji, etrafında bilimlerin el ele tutuştuğu ve bu yardımlaşma ile büyüyen bir çocuk.

Genelde insanların yeni bir “oloji” ye karşı ilk soruları “bunun faydası ne?”, özellikle orta yaşlı memurların sorduğu “para kazandırıyor mu?”oluyor. Faraday’ın verdiği enfes bir cevap vardır, taşı gediğine koyar usta bilim adamı : “Peki yeni doğmuş bir bebeğin dünyaya faydası nedir?”.. ( devamı )

Nanoteknoloji ne işe yarar: Askeri malzemeler

Sat, 01 Mar 2008 00:51:00 +0200

Nanoteknoloji konusunda en iyi çalışmalardan biri MIT'deki Askeri Nanoteknoloji Enstitüsünün çalışmalarıdır. Amaç geleceğin askeri malzemelerini oluşturmak. Özellikle nanoteknoloji gibi yıllarca yatırım isteyip, bu yatırımın karşılığını da ancak orta dönemde belki alabileceğiniz, gelişmekte olan fakat umut vadeden bir alanda ancak askeri bir finansman ile araştırmalara hız verilebilir.

Aslında olaydan yaklaşık olarak 2 yıldır haberdarım. Yanılmıyorsam, askerler akademisyenlere parayı vermeden önce ne istediklerini daha iyi anlatmak için bu konuda çalışmaya hazırlıklı akademisyenleri küçük bir askeri eğitime çıkarmışlar. Gene yanılmıyorsam, projede yer alan akademisyenlerden biri : "O ağırlıktaki çantaları, o kadar taşıdıktan sonra, sorunun ne olduğunu daha iyi anlamaya başladım" gibi bir cümle sarf etmişti galiba.

Projenin 3(+1) temel amaçları şunlar: Protection(Koruma), Mobility(Hareketlilik), Agility(Çeviklik),(+ Functionality.).Askerlerin bu konuda en önemli isteklerinden biri taşıdıkları araç ve çantaların daha hafif ve koruyucu hale getirilmesi. MIT bu konuda 150 yakın bilim adamı ve mühendisi bir araya getirmiş. Temelde 3 zorluğun üstesinden gelmeye çalışıyorlar

Zorluk 1: "Hareketliliğe zarar vermeyecek bir koruma". Yani kurşun ve şarapnellere karşı ağır olmayan zırhların yapılması. Bu konuda MIT'nin çözümü MR diyebileceğimiz Magneto-Rheological Fluid(Sıvılar). Bu sıvılar manyetik alan etkisi ile dinamik bir zırh haline gelebiliyorlar. Konuyla ilgili bilim dalları "Enerji Emen Materyaller ve Nanofoundries"

Zorluk 2: "Anında otomatik ve uzaktan tibbi müdahale". Mesela bir patlama sonucu bacağınız kırıldı veya kalp atışları durdu, bu duru.. ( devamı )

IBM'den Nanoteknoloji tabanlı tümleşik devre

Sat, 01 Mar 2008 00:50:00 +0200

Science dergisinin 24 Mart 2006 sayısında yer alan "An Integrated Logic Circuit Assembled on a Single Carbon Nanotube" makalesine göre, IBM deki Araştırma Grubu 12 transistorlu (FET) 5 kademeli bir oscilator yaparak, günümüz silikon teknolojilerinde çok daha başarılı sonuçlar elde etmişler.

Kısaca özetlemek gerekirse, önce tek katmanlı bir Karbon nanotube'un üzerinde Silikon teknolojisindeki devre elemanlarını yerleştirerek, FET transistorlerdeki (trans-resistor, değişken dirençli) temel çalışma prensibi olan alan etkisini kaliteli silikon oksit yerine nanotüplerle sağlıyorlar.

Nanotüp nedir konusunda da Bilim Teknikde daha önceden çıkmış bir yazı vardı, Türkiye de de bu konuda ODTÜ Fizik Bölümünde Prof. Şakir Erkoç bu konularla ilgili teorik çalışmalarda bulunuyordu sanırım. Kendisi hidrojen depolanması konusunda Nanotüplerin kullanımı konusunda bir çalışma yapıyordu.

Peki resimdeki nanotüp nerde derseniz, ikinci resime bakınca göreceksiniz. Resimde görülen incecik çizgi nanotüp. Nanotüpler konusunda önümüzdeki günlerde bu sitede daha ayrıntılı bilgilere rastlayabilirsiniz.

IBM'in nanotüp kullanarak kademeli osilatör yapmasının sebeplerinden biri de kademeler arasındaki gecikme ve transistörün aktif çalışma durumlarındaki(rise-fall time) zamanlamaları ölçm.. ( devamı )

Nanoteknoloji’deki gelişmeleri öngörmek için metodoloji

Sat, 01 Mar 2008 12:49:00 +0200

Gelecek kesin olarak tahmin edilemez. Gelecekte gerçekleşecek olaylar, ancak bazı bilimsel veriler ve olasılık kümeleri ile en iyi şekilde çevrelenmeye, bir olasılıklar bütünü içine hapsedilmeye çalışır. Öngörü konusunda en iyi teorilerden biri, ses dalgalarının sıkıştırılmasında kullanılan “Linear Prediction Coding”dir. Bu yazıda nanoteknolojiye değindiğimiz için bu konuya çok basitçe gireceğim.

Ses sıkıştırmasında kullanılan bu sistemde temel mantık, ses dalgasının bir sonraki noktasını geçmişteki veriler ışığında tahmin etmeye çalışmaktır. Bu tahmin yöntemi ile ses dalgasına en yakın dalga biçimini, en az sayı ile oluşturmaya çalışılır. Gerçek ile tahmin arasındaki fark ise tahmin edilemeyen tortu dürtülerdir.

Bu şöyle bir şey, eğer hiçbir aksilik olmazsa eve gideceğim yol bellidir ve ben bu yolu, kavşak noktaları eşliğinde modelleyebilirim. Peki ya karşıdan karşıya geçmem gecikir, biraz daha yolun bu tarafında yürümek istersem? Ya da evde yiyecek olmadığını hatırlayıp, markete gidersem? Küçük farklılıklar büyük farklara sebep olabilir.

Peki, Nanoteknoloji konusundaki gelişmeleri “küçük farklılıkların olmadığını varsayarak” öngörmeye çalışırken, bilimsel olarak hangi metotları uygulanabilir? Bu konuda en iyi makalelerden biri “Forecasting the development of nanotechnology with the help of science and technology indicators“ (Ramon Compano, Angela Hullmann). Bu makale de olayın, bir aksilik olmazsa kısmı ele alınıyor. Yani tahmin edilebilecek bölümü…

Nanoteknoloji piyasasının 2010–2015 gibi 1 trilyon dolarlık bir hacme sahip olacağını iddia eden makale de, nanoteknoloji öngörüleri için iki parametrenin önemli olduğuna dikkat çekilmiş: Bilimsel makale ve patent sayısı.

Bilimsel makaleler, bilimsel aktivitenin göstergeleri olarak kabul edil.. ( devamı )

Nanoteknoloji: Küçük düşünmenin erdemi

Sat, 01 Mar 2008 00:48:00 +0200

Accentura’dan iki çalışanın kaleme aldığı yazı nanoteknoloji konusunda soruları olanların mutlaka okuması gereken bir yazı. Yazı : “Birini küçük düşünmekle itham etmek bir eleştiriydi, ama bugün bu bakış açısı teknoloji tabanlı iş endüstrisinde büyük bir meziyet” cümlesi ile başlıyor.

Milimetrenin milyonda biri büyüklüğüne nanometre diyoruz. Peki bu kadar küçük bir ölçekte ne kadar büyük bir yatırım imkanı olabilir ki? Bu konuda aynı yazıda İngiltere Ticaret ve Sanayi Bakanlığının raporuna yer verilmiş : “Nanoteknolojinin potansiyelini araştıramayan her sanayi, bu konuda bir strateji de yoksa, kendi işini riske atıyor demektir.”

Yazıda karbon nanotüplerden isim vermeden bahsederken “çeliğin 6da biri ağırlığında iken, 100 kat daha güçlü materyal” tanımı kullanılmış. Bu ve benzeri materyallerin de yardımı ile virüs büyüklüğündeki küçük nano-makinelerle sadece hastalıklı hücreleri tedavi etmek mümkün olacaktır.

Nanoteknoloji sadece boyutların küçülmesi ile alakalı değil, aynı zamanda kurallar da değişiyor. Yazıda verilen bir diğer güzel örnekte bu konu ile alakalı: “Bir albatros kuşunun uçmasını sağlayan kurallarla, eşek arısının uçmasına olanak sağlayan kurallar aynı değil”.

Nanoteknoloji’nin Endüstri Uygulamaları

Tıp: Sadece ihtiyacı olan hücrelere ilaç sağlayacak olan küçük virüs boyutunda nano ilaçların yapılması ile, alınacak bir hap ile pek çok konuda sadece ihtiyaci olan hücrelere ilaç sağlanacaktır. Yan etkiler azaltılacak ve organ transplantasyonlarında sadece organa etki edecek ilaçların yapılması sağlanacktır.
Benim İngiltere de katıldığım bir nanoteknoloji konferansında kafes yapıları ile ilgili çalışmalara değinilmişti ki, atomsal boyuttaki bu kafesler yardı.. ( devamı )

Nano inşaatlar için Mini robotlar

Sat, 01 Mar 2008 00:47:01 +0200

MIT yayınlarından Techonology Review de Mini robotlarla ilgili merak edilen bir çok soruya cevap aranmış. Bugünden nano robotların hayalini kurmak bilim kurgudan çok, yavaş yavaş ama uzun dönemde gerçekleşmesi muhtemel bir olasılığa dönüşmüştür.

Nano robotlardan önce, en olası olan mini robotlar. Mini robotlar ile nano boyutta manipulasyon yapma imkanı doğacaktır. Mesela bu mini robotlardan birinin 2 nanometre -bir DNA molekülünün genişliğinden daha küçük bir ölçek- kesinliği ile kendini bir yüzeyde hareket ettirmesi araştırmacılar tarafından gerçekleştirildi.

Yeni hedeflerden biri ise mini-robotlar yardımı ile bir hücrenin sabitlenerek, robot'un üzerindeki şırınga çip'inden bir sıvının hücreye aktarılması.Avrupa tabanlı projelerden biri olan Micron'un amacı da üç aşağı beş yukarı bu işlemleri yapabilecek nitelikte kabiliyetleri olan robotların geliştirilmesi.

Araştırmacıların mikro manipulator, bir atomik güç mikkroskobu ucu ve şırınga çiplerini başarı ile çalıştırdıkları biliniyor. Fakat para ve zaman sorunu sebebiyle, tüm bunları bir arada çalıştıramamışlar. Gene de büyük bir başarıya imza attıkları kesin.

Bir deneyde: sıvı ile şırıngasını dolduran robotun, bir insan kontroller yardımı ile yeri sabitlenmiş hücreye giderek sıvıyı şırınga etmesi sağlanmış. Bu o kadar zor bir olay ki, bir yandan da hücreyi patlatmanız gerekiyor. Sıvı ise hücreye girdiği anda parlayarak varlığını belli etmiş.

Bu tip mini robotlardaki en önemli sorun enerji problemi. Gerçektende mikro ve belki gelecekte nano boyuttaki robotlar için temel sorun enerji ve makale bu konu ile ilgili tartışmalara da yer verilmiş

http://www.technologyreview.com/NanoTech/wtr_16525,303,p1.html

.. ( devamı )

DNA Origami : Kendi Başına Nanoteknoloji

Sat, 01 Mar 2008 00:47:00 +0200

Nanoteknoloji deyince aklınıza uçuk kaçık şeyler geliyorsa bence bu makaleye bir göz atın. Paul Rothemund adlı bir araştırmacı, bir lise son sınıf öğrencisinin bile kullanabileceğini iddia ettiği, nano boyutta DNA parçaları ile dizayna olanak sağlayan bir basit metod geliştirdi.

Kendisi tarafından geliştirilen (Aslında Seeman'ın 3 boyutlu küpü bu konuda en önemli aşamalardan biridir) yöntemle, DNA parçalarından kendi kendine birleşen (Self-assembly) şekiller ve 2 boyutlu desenleri gayet kolay bir yöntemle yapabiliyormuş. Technology Review'deki habere göre Rothemund : "İstediğim yapıyı bilgisayarda dizayn ettikten sonra, program 250 DNA dizini veriyor. Bunları [DNA parçalarını] sipariş veriyorum ve postadan küçük tüpler şeklinde alıyorum. Onları karıştırıp(Uzun bir DNA dizini ile) biraz tuz ekliyor ve kaynayana kadar ısıtıp oda sıcaklığına düşürüyorum. Bu kadar" diyor.

Aşağıda görülen resimde ki, iki gülen surat, gerçekte birer DNA bileşiği. Her bir yüz bir uçtan bir uca 100nanometre ki bu da insan saçının 1/1000i kadar kalın. 2 nanometre kalınlığındaki yüzler, 14000 DNA bazından (A,T,G,C,U) oluşuyor. Bu 14000 bzdan 7000 tanesi M13 virusünün genlerinden, geri kalan 7000i ise 30 baz uzunluğundaki 250 küçük parçadan oluşuyor. Küçük parçalar büyük DNA parçasını katlayarak yüz şeklini oluşturuyor.

Sadece bununla da kalmıyor. Paul kendi sayfasın.. ( devamı )

Nano Jeneratör

Sun, 25 May 2008 12:19:00 +0300

Nano boyuttaki robot veya makinelerdeki en önemli sorun enerji sorunudur. Bu konuda Georgia Tech'den Zhong Lin adında bir araştırmacı piezo elektrik prensibine dayarak mekanik enerjiden elektrik enerjisi üreten bir nano-jeneratör yapmışlar.

Piezoelektrik materyelleri (ki genelde seramik diye biliyorum) eğer sıkıştırılır veya stres olunursa polarize olurlar ve eğer bir cisim polarize olursa, metal veya iletken yardımı ile yük akışı sağlanarak akım üretilir.

Burada araştırmacılar çinko oksit nano teller yardımı ile mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirmişler. Çinko oksit hem piezoelektrik hem de yarı iletken özelliği olan bir madde. Araştırmacılar, ince tel şeklinde dikey olarak 100'er nanometre aralarında mesafe farkı ile, 20-30 nanometre çapında, ve 300-500 nanometre yüksekliğinde çinko oksit büyütmüşler.

Elektrik akımını ise şöyle elde ediyorlar. Bir Atomik Güç Mikroskobu (Atomic Force Microscobe -AFM) yardımı ile çinko oksit tel yana doğru yatırılır, AFM ucu çekildiğinde ise akım üretilir. Hatta yüzeyi AFM ucu ile tararken üretilen elektriğinde grafiği site de bulunmakta.

Bu tip üretim mekanizmaları özellikle ilerde çok işe yarayacaktır. Geniş yüzey alanlarında binlerce piezo tel ile küçük aletlerin çalışmasını sağlayacak akımlar üretilebilir. Tabii bazı sorunlarda yok değil, bu teller maksimum 50 derece eğilirken, mekanik enerjinin %30'una kadarını elektrik enerjisine çevirebiliyormuş.

Makale: http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2006/06_SCIENCE_1.pdf

Haber: http://gtresearchnews.gatech.edu/newsrelease/nanogenerator.htm

Rice Üniversitesinden Dünyanın ilk kendinden motorlu nano araba(nanocar)

Sat, 01 Mar 2008 00:46:00 +0200

Tıpkı doğada gerçekleşen gibi, biyolojik hücrelerin kullandığı, enzimlere protein ve diğer molekülleri birleştirerek aşağıdan yukarı (en küçükden büyüyerek) aletler inşa etme yolunda önemli adımlardan biri nano-araba. Gerçi Rice Universitesi geçen sene yek bir molekülden oluşan nano araba yapmıştı, ama bu seneki motorize!. Hem de ışıkla çalışıyor.

Arabanın boyutu 3nm'ye 4nm. Bir DNA satırı genişliğinde olan nano arabalardan 20.000 tanesini yan yana parkedince bir insan saçının kalınlığına ulaşıyor. Gerçekten de insanın hayal gücünü zorluyor. Atomları bir araya getirerek moleküler akslar, dingiller yaparak bir arabanın güç aktarım sistemini inşa edeceksiniz. Sonra da atomsal boyuttaki tekerlekleri ile, sürüklenerek değil, dikkat edin, tekerlekleri de dönerek yüzey üzerinde hareket ettireceksiniz. Atomsal boyutta bir de tekerleklerin döndüğünü ispatlayacaksınız. İşin güzel tarafı aynı anda 1000lerce üretiyorsunuz. (Kimyasal reaksiyon ya)

Rice üniversitesindeki araştırmacılarda işte tüm bunları başarmışlar: "motorize bir nano araba". Araştırma journal Organic Letters'da yayınlanmış. Normalde mikro teknolojide de genellikle tepeden aşağı inilir. Yani heykel yapmak gibi, detaylar verilir ve ayrıntılar sırayla konur. Burada belirtilen nanoarabada ise aşağıdan yukarı yani biraz, maket uçak yapmak gibi. Parçalar biraraya getirilerek detaylar oluşturuluyor.

.. ( devamı )