Nanoteknoloji Nedir, Nasıl Ortaya Çıktı, Ne İşe Yarar?

Nano tanımını en az bir kez duymuşsunuzdur. İçinde yaşadığımız dünyanın çok ama çok daha küçük bir boyutta yani nano boyutta incelenmesi nanobilim, bu incelemeler sonucu elde edilen veriler ışığında üretim yapılması ise nanoteknoloji olarak adlandırılır. Tüm bu çalışmaların tek bir amacı vardır, o da dünyayı değiştirmek. Çünkü gerçekten bu çalışmalarla yapılabileceklerin sonu yok.

Nanoteknoloji ve nanobilim çalışmaları oldukça yeni. Bu nedenle hala, en azından bizim için, gizemini korumaya devam ediyor. Nanodünyada bizim bildiğimiz kurallar geçerli değil. Bilim insanları ve mühendisler nano boyuttaki bu yeni dünyayı günden güne daha da keşfederek geleceğimizi şekillendirmeyi hedefliyorlar. Nanoteknoloji ve nanobilim nedir biraz daha yakından inceleyelim ve konu hakkında merak edilenleri yanıtlayalım.

Nanobilim ve nanoteknoloji nedir?

Temelden başlayalım ve sık sık karıştırılan nanobilim ile nanoteknoloji kavramları arasındaki farkı net bir şekilde ortaya koyalım. Yapıların ve malzemelerin ultra küçük ölçekte incelenmesi nanobilimdir. Nanobilim disiplinler arası bir alan olduğu için pek çok farklı alandaki bilim insanı bu incelemelere katılarak nanodünyanın ilginç ve benzersiz özelliklerini gözlemleyebilir.

Nanoteknolojinin ise bu tür incelemelerle işi olmaz, o bir mühendislik alanıdır. Nanobilimcilerin ortaya koyduğu veriler ışığında nano ölçekte yapılar, sistemler, cihazlar ve teknolojiler geliştirmek nanoteknolojidir. Moleküler üretim olarak da adlandırılan nanoteknolojinin amacı, nano boyutta benzersiz makineler üretmektir de diyebiliriz.

Bir nano ne kadar?

İşe gidip geleyim, akşam televizyon açayım kaygısında olan biz sıradan insanlar için nano boyut hayal edilmesi pek kolay bir ölçü değil. Bir nanometre, metrenin milyarda biridir. Saç telimiz 50 - 100 bin nanometre boyutundadır. Bir kağıt kalınlığı yaklaşık 75 bin nanometredir. Toplu iğne başı yaklaşık 1 milyon nanometre genişliğindedir. Yani nano, baya küçük.

Nanodünya kapıları nasıl aralandı?

Nanodünya hakkında ilk fikirler fizikçi Richard Feynman tarafından 1959 yılında ortaya atıldı. Nanoteknoloji ise Feynman’dan yaklaşık on yıl sonra Norio Taniguchi tarafından tanımlandı. Yapılan bu ilk tanımlar aslında kabaca bilim insanlarının atomlar ve moleküllerin üzerinde tek tek çalışmalarını anlatıyordu. 

Nanobilim çalışmalarının başlaması ise ancak 1980’li yıllardan sonra oldu. Çünkü bildiğimiz anlamdaki mikroskoplar ile nanodünyayı görmek mümkün değil. Taramalı tünelleme mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu sayesinde nanodünya üç boyutlu olarak görülmeye başladı. 

Nanodünya bildiğimiz gibi değil:

Bir malzemeye bu kadar çok yaklaştığınız zaman işlerin değişeceğini tahmin edersiniz. Nanodünya, bizimki gibi değil. Orada kimya ve fizik kuralları değişiyor. Örneğin sarı olarak bildiğimiz altına nano ölçekte baktığınız zaman karşınıza kırmızı, turuncu, mor, yeşil gibi sıradışı renkler çıkabiliyor. 

Altın nano ölçekte bile bir katalizördür ancak mikro ya da makro düzeyde anlamını yitirir. Küçük parçacıklar çok daha reaktiftir. Bunun nedeni yüzey alanının hacme oranıdır. Bilim insanları tam da bu reaktiviteyi kontrol etme amacı taşırlar. Kuantum mekaniği, nanodünyayı anlamak için kullanılır. 

Nanoteknoloji kullanım alanları nelerdir?

Nanobilim çalışmaları sonucu elde edilen bilgiler kullanılarak geliştirilen nanoteknoloji sistemleri aklınıza gelen gelmeyen tüm alanlarda kullanılabilir. Nano ölçekte bir yardım kime iyi gelmez ki? Bugün 800’den fazla nanoteknoloji ürününü günlük hayatımızda kullanıyoruz. Ancak yapılabilecekler bununla sınırlı değil. İşte gelecekte bizi bekleyen birkaç nanoteknoloji örneği;

• Gıda ambalajlarında kullanılarak salmonella ve benzeri bakterileri yok edebilir.
• İlaç sanayinde kullanılarak örneğin kanserli hücreler nokta atışı şekilde yok edilebilir.
• Çok daha verimli ve düşük maliyetli yeni nesil piller üretilebilir.
• Otomotiv sektörünün her bir parçasında yeniliklerin önünü açabilir.
• Suları temizleyerek temiz su sıkıntısı yaşayan milyonlarca insanın hayatını kurtarabilir.
• Kullandığımız tüm cihazların daha hafif, ekranlarının daha parlak ve daha iyi görüntü kalitesine sahip olmasını sağlayabilir.
• Makyaj malzemelerinin çok daha sağlıklı ve çok daha kullanışlı olmasını sağlayabilir.

Nanoteknoloji başımıza dert açabilir mi?

Olur mu, olur. Sonuç olarak hayal bile edemeyeceğimiz kadar küçük boyutlardan bahsediyoruz. Nano boyutta üretilen bu cihazların insanlarla ya da diğer canlılarla etkileşime girdiği zaman neler yapabileceği tam olarak bilinmiyor. Bu nedenle belki üretim alanlarında kullanılan nanoteknoloji, sağlık alanında kullanılana göre çok daha güvenli görülebilir.

Nanoteknoloji üretimi ile ortaya çıkan nanopartiküllerin beyinde lifler oluşturduğuna, genetik yapıyı değiştirme potansiyeli olduğuna ve kalp ve damar sağlığına etkisi olduğuna dair yapılan bazı çalışmalar var. Yine de bilmiyoruz. İnsan, daha önce karşılaşmadığı bu minicik makineleri vücuduna aldığı zaman neler olabileceği konusunda hepimizin kafası biraz karışık.

İncelenmesi gereken konu, söz konusu nanopartikülün çevre ve insanla etkileşime girdiği zaman nasıl bir tepki vereceğidir. Örneğin, mobilyamızın çok daha dayanıklı olmasını sağlayan bir nanoteknoloji partikülü bir şekilde vücudumuza girerse çözünerek yok olsun. Konu hakkında yapılan çalışmalar oldukça yeni ama unutmayın, nanobilim bize her şeyi kökten değiştirme gücü veriyor. Yani zararlarını yok etmek bile bizim elimizde. Bu nedenle faydasının her zaman daha yüksek olacağı düşünülüyor.