Nanoteknoloji Ve Kullanım Alanları

Nano nedir?

"Nano" Yunancadan ve Latinceden alınmış bir sözcüktür ve anlamı cüce demektir. Ayrıca kısaltma olarak milyarda bir olarak da kullanılır. Buna göre nano metrik sistemin içinde bir metrenin milyarda biri veya bir milimetrenin milyonda biridir.
Bilimsel olarak 1 nm = 10-9 m.
Nanoteknoloji nedir?
"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.
Nerelerde Kullanılabilecek?
Nanoteknoloji birçok bilim dalını kapsamasına karşın tıp alanında oldukça çarpıcı gelişmelere imkan tanıyacaktır. Uzmanların görüşüne göre; gelecekte mikroskobik robotlar vücudun dolaşım sistemine girerek hücre seviyesinde onarım yapıp hastalıkları iyileştirebilecek. Nano algılayıcılar insan vücudundaki hastalıkları çok önceden saptayarak erken tedavi olanağı tanıyacaktır. Dahası ameliyat esnasında vücudun sadece hastalıklı bölgesine inen mikroskobik cihazlar; yiyecekleri saran ve bakteriyel bozulma olduğunda rengi değişen alüminyum folyo gibi ürünler elde edilebilecektir. Bu teknolojiyle üretilen minik
aygıtlar adeta minik birer denizaltı gibi damarlarımızda dolaşabilecek , yönlendirdiğimiz hücreye alıcıları vasıtasıyla yapışabilecek ve mikro makaslarıyla adeta bir cerrah gibi hücredeki aksaklıkları giderebilecek, hatta DNA üzerinde değişiklikler yapabilecekler.
Bu konuda en çok gelecek vaat eden ise nano materyallerdir. Çok hafif ve dayanıklı olacak olan bu materyallerden yapılacak araba, uçak ve uzay araçları ile çok az enerji tüketimiyle daha uzun ve güvenli yolculuklar yapılabilecektir. Ayrıca doğada mevcut olan birçok teknoloji hayata geçirilebilecek örneğin; lotus çiçeği yaprağının hiç ıslanmaması ve kirlenmemesi özelliğinden yararlanılarak kirlenmeyen, ıslanmayan kaşıklar, çatallar, tabaklar, elbiseler üretilebilecektir.
Nanoteknoloji Hayatı Nasıl Değiştirecek?
Tüm insanlık için kökten değişim ve dönüşümleri beraberinde getirecek bu gelişmelerin olası sonuçları üzerinde herkesin düşünmesi gerekmektedir. Nano gelecekte herkes kendi bilgisayarına temel tüketim maddelerini üretmesi için emir verebilecek. Evin bir köşesinde çalışan nanobot sürüleri de istediğiniz malzemeyi, etrafımızda serbestçe dolaşmakta olan atomları toplayıp işleyerek üretecekler.
Diğer akla gelen soru ise nano çağda paranın değerinin ne olacağıdır. Ne de olsa atomlardan her şey sonsuz kere tekrar dönüştürülebilecek. Tuzlu deniz suyundan bile altın ve kobalt üretmenin mümkün olduğu bir çağda altının ne anlamı kalır? Paylaşımı üzerine savaşların yapıldığı kaynaklar anlamını yitirince nasıl bir uygarlıkta yaşayacağız?
Öyle görülüyor ki insanlık olarak maddi zenginliğe ve gelişmiş fiziksel sağlığa ulaşmanın eşiğindeyiz. Bilim adamlarının nanoteknoloji gibi doğayı taklit yolu ile geliştirmeye çalıştığı birçok teknoloji, doğada zaten yaratıldığı ilk günden itibaren mevcut... Bedeninizin her hücresi ve maddeyi oluşturan her atom üstün bir yapıya sahiptir. Bilim adamlarının taklit etmeye çalıştığı atomlardaki bu muhteşem düzen alemlerin Rabbi Allah`ın sonsuz aklının delillerinden
yalnızca bir tanesidir.
"Göklerin ve yerin mülkü O`nundur; çocuk edinmemiştir. O`na mülkünde ortak yoktur, herşeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir." (Furkan Suresi, 2)
Nanoteknolojinin sağlayacağı imkanları kısaca şöyle sıralayabiliriz:
- Her atomu tam istenilen yere yerleştirme imkanı
- Fizik ve kimya kurallarının mümkün kıldığı hemen hemen herşeyi atom seviyesinde üretebilme imkanı
- Üretim maliyetlerinin ham madde maliyetlerini geçmediği ekonomik üretim imkanı
Nano Teknolojinin Yararları Nelerdir?
Daha az maliyetle, daha çok üretim sağlarsınız.

Enerji kaynaklarından elde edeceğiniz tasarruf ile enerji maliyetlerini düşürürsünüz.

Üretim süreçlerini kısaltarak zaman ve maliyat kaybını önler, rekabet gücünüzü artırırsınız.

Teknolojik yarışta geri kalmaz, öne geçersiniz.

Nano teknoloji yaşam kalitenizin yükselmesini sağlar.

Ürün kalitenizi yükseltirsiniz.

Üretiminizle, insanların yaşam standartlarını ve kalitesini yükseltir, daha sağlıklı ve daha güvenli bir yaşam sunarsınız.
 

Nanoteknolojiye geniş bakış

Yıllar önce bir odayı tek başlarına dolduran bilgisayarlar, önce masa üstlerimize, ardından dizüstlerine, şimdilerde de cebimize girecek kadar küçüldüler. mikron boyutlarında hayatımıza giren gelişmelerse sadece bilgi işlemle sınırlı kalmıyor. Tarımdan tıbba, mikro mekanikten yongalara dek hemen her alanda nano teknolojinin günlük hayatımıza neler katacağını araştırdık. Hemen her gün mikron boyutlarında yaşanan gelişmeler sadece masaüstü ya da diz üstü sistemler için geçerli olmaktan çıktı.Bilgi işlemci arenasındaki yarışta hayati önem taşıyan nano teknoloji, artık hayatımızın her noktasında kendini gösteriyor.Tarım, biyoloji, mekanik, elektronik, tıp ve kimya alanlarında uygulanan yeni yöntemlerde de, nano teknolojinin nimetlerinden faydalanılıyor.Bu sayede geliştirilen yeni ürün, hizmet ve yöntemler, günlük hayatımıza girmeye hazırlanıyor.


Geçmişine baktığımızda taze olarak nitelendirebileceğimiz nano teknoloji üzerine yapılan çalışmalara artarken, ciddi firma ve akademik kurumların bu alana yaptığı yatırımlar milyar dolarlara ulaşmış durumda. Hal böyleyken nano teknolojinin getirilerinin somut örneklere dönüşmesi ise çok şaşırtıcı değil. Şimdi, bilim kurgudan gerçeğe dönüşen yeniliklerin hayatımıza neler getirdiğine göz atalım%u2026 Her geçen gün hızla ilerleyen teknolojinin sokaktaki insana yaşayan yüzü öncelikle cihaz boyutlarında yaşanan hızlı küçülme.

Hepimizin bildiği gibi ilk bilgisayar bir oda kadar büyüktü ve yaptıkları işlemi ve hızlarını bugünkü modellerle kıyaslamak bile şu an için çok anlamsız bir davranış olarak değerlendirilebilir. Günümüzde çok güçlü bir bilgisayarın bir saat büyüklüğünde olabileceğini ve günlerce şarj edilmeden çalışabileceğini duyduğumuzda neden olmasın diyebiliyoruz.Bundan 15 yıl önce ise 10MHz hızındaki işlemciler kullanıyorduk. Bugünse 2GHz lik bir işlemci için ise idare eder dediğimiz bile oluyor. 15 yıl sonraysa Vay be,o zamanlar 2GHz lik işlemciler kullanırdık diyerek kendi kendimize güleceğiz.

Değişim sınırlarına artık daha yakınız
Bir oda büyüklüğündeki bir bilgisayarın cebimize sığacak boyutlara getirilmesi elbette zor.Ama bu aşamadan sonra işlerin daha da zorlaştığı kesin.Çünkü bileşenlerdeki küçültme devam ettiği sürece farklı teknolojilerin kullanılması gerekiyor.Bir üretim teknolojisinin sınır noktasına ulaşıldığında daha başarılı yeni bir teknolojinin hazır olması gerekiyor. Tahmin edebileceğiniz gibi her yeni teknoloji yeni bir yatırım ve öğrenme - alışma süreci gerektiriyor.
Büyük gelişim,ne çok basit bir noktadan; elektrik akımının var ve yok olmasından (0 ve 1) başlamış olan bilgisayarlarda, birçok ince ayağı bulunan devre elemanları yani yongalar kullanılıyor. Silikondan üretilen yongaların içine ancak mikroskopla incelenebilecek kadar küçük olan birçok transistorlar birkaç mm² lik alana sığdırılmak zorundadır. Bugün bilgisayarlarımızda kullandığımız bir yongayı eski tip transistorlarla baskılı devre (PCB)
üzerine dizmek istersel bir ev veya bina büyüklüğünde bir PC sahibi olmamız normaldir. Tabii böyle dev bir bilgisayarın PCB üzerindeki düzgün sinyal trafiğini ve yeterli elektrik akımını sağlaması gerçek bir başarı olacaktır. Kısaca eski teknolojiyle şu anki PC lerimizin geldiği seviyeyi yakalamak mümkün değil.

Karşılaşılan sorunlar
Daha hızlı yongaların oluşturulmasında yaşanan en büyük engel devre elemanlarının üzerinde bulunan akıma olan direnci ve bunu oluşturduğu yüksek ısı.Mikron düzeyinde bir araya getirilmiş milyonlarca transistor öngörülen ısının üzerine çıkarak hatalara veya yonganın zarar görmesine neden olabiliyor.
Electromgration adı verilen bu olayın yonganın zarar görmesine neden oluyor. Electromigration metal atomlarının ince tabakalara bölünmüş yonganın yapısında yer değiştirmesiyle meydana geliyor. Böyle bir durumla karşılaşmak istemiyorsanız overclock (hızaşırtma) yapmaktan kaçınmalısınız.Diğer bir sorunsa giderek gelişen yonga oluşturma teknolojilerinin yongalarda daha küçük devre elemanlarının bulunabilmesini sağlaması. Fakat bu küçülmenin bir sınır var. Yeni teknolojiler bu sınırı giderek zorlasa da bu minik transistor ler birkaç tane molekülden oluşan bir hale gelince transistor görevini gerçekleştiremeyecek.
Yonga oluşturmada kullanılan yeni teknolojiler ve materyaller her yıl en fazla şu kadar küçülebilirler tahmininde değişikliğe neden oluyor. Şu an geleceğin silikon yongaları filanca mikron teknolojisiyle üretilir denirse bile bu açıklama çok geçmeden değiştirilmek zorunda. Fakat yonga üreticisi firmaların mevcut teknolojilerini hesaba katarak yaptıkları üretim planları gelecek vaat ediyor.Büyük yonga üreticisi firmalar mevcut yonga basım tekniklerinin sınırlarını iyi bildiklerinden yonga oluşturma teknolojileri üzerinde çalışıyorlar. Bu teknolojiler ne kadar ileriyse o kadar çok transistoru yonga paketine sığdırabilmek mümkün oluyor. Ayrıca bu yongalar daha az güç harcıyor ve daha az ısınıyor. Doğal olarak bu özellikteki yongaları yüksek frekansta çalıştırarak işlem performansını da artırıyorsunuz. Ayrıca yongaların tasarımı, işlemcilerin ısı üretme ve yüksek saat hızlarında tutarlı çalışabilmelerini etkiliyor. Yonga üretiminde kullanılan yöntem aynı tasarıma sahip iki yongadan birinin diğerine göre daha hızlı olabilmesini sağlıyor.Daha küçük transistorlara sahip yongalar (mesela işlemciler), ürettiği ısıyı daha iyi dağıtabiliyorlar. Küçük transistorlara sahip yongalar daha düşük voltaj ve yüksek frekansla nispeten yüksek işlem döngülerine ulaşabiliyor. Alternatif yonga üretimi teknikleri

Yongalara bakır bağlantıların kullanımı alüminyuma göre daha iyi sonuç vererek sınırların biraz daha zorlanabilmesini sağlıyor.Önderliğini IBM firmasının yaptığı yalıtımlı silikon SOI (Silicon On Insulation) uygulaması yongalara %20 gibi olası bir performans artışını getiriyor.Mevcut yonga basım sistemlerinin değiştirmeden SOI nin sağlayacağı ek performans yonga üreticilerinin dikkatini çekti.
Diğer yandan Intel in Moore Yasası nı devam ettirmek ve başka alanlara yaymak için yeni silikon teknolojileri ve malzemeler üzerinde gerçekleştirdiği araştırma ve geliştirme çalışmaları arasında; Aşırı Morötesi Litografisi (Extreme Ultraviolet lithography), gerilmeli silikon (strained silicon) yeni transistor dielektrik teknolojileri gibi yenilikler bulunuyor. Intel in gelecek on yılın ikinci yarısında üretmeyi planladığı yüksek hızlı Terahetz transistorlar üzerindeki araştırma projeleri, yüksek performanslı , düzlemsel olmayan, üç geçetli deneysel CMOS transistorlar üzerine odaklanmış durumda. Bu tür bir farklı transistor yapısı ile mevcut düzlemsel tasarım yapısı ile mevcut düzlemsel tasarım yerine üç boyutlu bir mimari kullanılması, transistor geçitlerini yüzey alanını arttıracak. Bu da performansı yükselterek yüksek hızlı işlemcilerin yapılmasına olanak tanıyacak. Üretim tekniklerinin değişmesine rağmen gerçekleştirilmesi gereken transistor boyutlarının mümkün olduğunca küçültülmesi.

Nedir Moore Yasası?
1965 yılında ntel in kurucularından olan Gordon Moore un ortaya attığı Moore yasasına göre işlemcilerdeki transistor sayısı 18 ayda bir ikiye katlanır.Moore, bu yasanın sonraki on yıl boyunca geçerliliğini koruyacağını tahmin etmişti ama Intel bu yasayı günümüze kadar çiğnemeden devam ettirmeyi başardı.

Atomlar ve nano teknoloji
Doğanın temel taşını oluşturan atomların gözle görülemeyecek kadar küçük olduğunu hepimiz biliyoruz. Bu atomların dizilişleri sonucunda farklı tür malzemeler meydana gelmekte. Örneğin, eğer kömür atomlarının sıralanışı değiştirilebilseydi elmas bile elde edilebilirdi.Günümüzde moleküler düzeyde üretim yöntemleri açısından çok da ileri bir durumda olmadığımızı rahatlıkla söyleyebiliriz.Günlük yaşamın çoğu alanında yapabildiğimiz işlemler, öğütme, ezme ve ısıtma gibi yöntemlerle maddeleri şekillendirmek.
Georgia Tech Üniversitesi profesörlerinden Ralph C. Merkle in günümüzdeki işleme teknolojisi ile çok güzel bir benzetmesi var: Şu anda gerçekleştirebildiğimiz işlemler, elerinde boks eldivenleri olan bir kişinin lego oyuncaklar ile bir şeyler yapmasına benzetilebilir.Bu küçük lego parçalarının kullanarak bir şeyler yapabilirsiniz, ama yaptıklarınız oldukça kaba bir halde olur.Halbuki bu parçaları hassas bir şekilde bir araya getirebilirsek çok daha hızlı bir biçimde daha hassas ürünler ortaya çıkabiliriz. İşte bu noktada nano teknoloji devreye giriyor.Nano teknoloji sayesinde bu eldivenleri çıkarma imkanına sahip olacağız.Doğanın temel taşlarını oluşturan atomları ucuz bir biçimde ve kolayca düzenleyebileceğiz. Bu şekilde üretilen ürünler daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassa özelliklerle donatılmış olacak.

Nano teknoloji nedir?
Nano teknoloji, atomların tek tek kullanılarak, yalnızca çalışabilen değil, iş gören, makro, dünyada olmayan niteliklere sahip aygıtların üretilmesi ve kullanılmasını amaçlayan bir alan.Türkçe ye moleküler üretim diye çevrilebilecek nano teknoloji kavramı, son yıllarda çokça adından söz ettirmekte. Bir nanometre, milimetrenin milyonda biri. Bir başka ifadeyle, insan saçının çapının yüzde binde biri nanometreye denk geliyor.Nano değeri, maddenin atomdan önceki son basamağını gösteriyor. Nanometre terimi, antik Yunanca da cüce anlamına gelen nano kökünden geliyor.Nano teknolojinin bir başka tanımıysa, üretilmek istenen maddenin, atomlarından başlayarak yapılması. Kavramı ilk defa dile getiren Amerika Birleşik Devlerin den Eric Drexler dir.Nano teknoloji üzerine yoğunlaşan Foresight Enstitüsü nin kurucusu plan Drexler, ünlü MIT laboratuarındaki eğitimi sırasında, biyolojik sistemlerden esinlenerek, moleküler makineler yapılabileceğini önermiş, nano teknoloji kavramını ortaya atan kişi olmuştur.