http:img112**************img1122250clipimage0254mm
NanoTeknoloji Nedir ?
Nanoteknoloji: anoteknoloji’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?Nanometre ölçeğindeki fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayların anlaşılması kontrolü ve üretimi amacıyla, fonksiyonel materyallerin, cihazların ve sistemlerin geliştirilmesidir Nano ölçekteki olayların manipulasyonu ile bilim ve teknolojide yeni ufuklar açılmaya başlamıştır
Nanoteknolojini Amaçları
*Nanometre ölçekli yapıların analizi,
*Nanometre boyutunda yapıların fiziksel özelliklerinin anlaşılması,
*Nanometre ölçekli yapıların imalatı,
* Nano hassasiyetli cihazların geliştirilmesi,
* Nano ölçekli cihazların geliştirilmesi,
* Uygun yöntemler bulunarak nanoskopik ve makroskopik dünya arasındaki bağın kurulması
http:img112**************img112164clipimage0275vx
Nanoteknolojinin Kullanım alanları
Endüstriyel Alanda:Mikrosensörlerin, mikromakinaların, optoelektronik elemanların imalatı ve uygun şekilde bir araya getirilmesi ii)
Medikal Alanda: Mikro cerrahide (göz, beyin vb), Diagnostik kitlerde, Bilimsel Araştırmalarda, Yüzey karakterizasyonu ve modifikasyonu, Mikroorganizmaların taşınması, DNA modifikasyonu vb
Nanomanipulator
Nanomanipulator: Bir insana molekülleri görme dokunma ve dğiştirme imkanı tanıyan sanal gerçeklik arabirimidir Virus, DNA iplikleri ve nanotüpleri modifiye etmek amacıyla kullanılabilmektedır NM datayı almak için AFM kullanmaktadır Sanal gerçeklik elenleri ve gözlükleriyle kullanıcın örneğin yüzeyini görmesini ve hissetmesini sağlamaktadır Böylelikle kullanıcı eliyle mikroskopik objeleri tutabilir, itebilir, hareket ettirebilir ve ve sonuçta çıkan kuvveti, etkileşimi hissedebilirBöyle bir teknolojiyle gen transferi, enzim değişimi , jeller ve yüzeyler üzerinde lokal değişiklikler yapabilmek mümkün olmaktadır
Değişim sınırlarına artık daha yakınız
Bir oda büyüklüğündeki bir bilgisayarın cebimize sığacak boyutlara getirilmesi elbette zorAma bu aşamadan sonra işlerin daha da zorlaştığı kesinÇünkü bileşenlerdeki küçültme devam ettiği sürece farklı teknolojilerin kullanılması gerekiyorBir 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 ısıMikron 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 kaçınmalısınızDiğer 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 ediyorBüyük 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 sağlıyorDaha 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 sağlıyorÖnderliğini IBM firmasının yaptığı yalıtımlı silikon SOI (Silicon On Insulation) uygulaması yongalara %20 gibi olası bir performans artışını getiriyorMevcut 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 katlanırMoore, 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 edilebilirdiGünümüzde moleküler düzeyde üretim yöntemleri açısından çok da ileri bir durumda olmadığımızı rahatlıkla söyleyebilirizGünlük 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 elenleri olan bir kişinin lego oyuncaklar ile bir şeyler yapmasına benzetilebilirBu küçük lego parçalarının kullanarak bir şeyler yapabilirsiniz, ama yaptıklarınız oldukça kaba bir halde olurHalbuki bu parçaları hassas bir şekilde bir araya getirebilirsek çok daha hızlı bir biçimde daha hassas ürünler ortaya çıkabiliriz İşte bu noktada nano teknoloji devreye giriyorNano teknoloji sayesinde bu elenleri çıkarma imkanına sahip olacağızDoğanın temel taşlarını oluşturan atomları ucuz bir biçimde ve kolayca düzenleyebileceğiz Bu şekilde üretilen ürünler daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassa özelliklerle donatılmış olacak ( Linkleri sadece kayıtlı üyelerimiz görebilirForumTR üyesi olmak için tıklayınız )
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 alanTürkçe ‘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 geliyorNano değeri, maddenin atomdan önceki son basamağını gösteriyor Nanometre terimi, antik Yunanca ‘da ‘cüce’ anlamına gelen ‘nano’ kökünden geliyorNano teknolojinin bir başka tanımıysa, üretilmek istenen maddenin, atomlarından başlayarak yapılması Kavramı ilk defa dile getiren Amerika Birleşik Devlerin ‘den Eric Drexler ‘dirNano 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
Nano teknolojinin hedefleri
• Uygun atomları ya da molekülleri doğru biçimde bir araya getirerek istenen yapıyı oluşturmak
• Yapı bölümlerinin kontrollü biçimde kendi kendilerinin kopyalamalarını ve büyümelerini sağlamak
• Moore Yasası ile öngörülmüş ve gerçekleşmiş olandan çok daha hızlı bir gelişme sağlamak(Moore Yasası üzerinde diretmelerinin sebebi ne anlamadım)
• Canlı yapılara cansız yapılanların bir arada işlev görmesini sağlamak
Büyük devletler savunma sanayinin gelişmesi adında bu çalışmalara yüz milyonlarca dolar aktarıyor Nano tabanlı projeler arasında bir hafta uykusuz kalabilmesine rağmen yüksek performansından hiç bir şey kaybetmeyen süper askerler, insansız uçabilen ve arıza yaptığında kendini tamir edebilen uçaklar gibi çalışmalar bulunuyor
Nano teknolojiye 86 milyar dolar
ABD,Japonya,Almanya,İngiltere,Çin,Avustralya,Rusya ve hatta Singapur ile Tayvan gibi ülkeler , nano teknoloji konusunda sürekli olarak çalışıyor Pazar araştırma şirketi Lux Research ‘ün yayınladığı rapora göre, özel şirketler ve üniversiteler 2004 yılı boyunca nano teknoloji araştırmalarına 86 milyar dolar ödenek aktaracak Bu rakamın şimdiye kadar sektörde akan en yüksek rakam olduğu belirtiliyorAralarında General Electric ve Intel gibi devlerin de bulunduğu 1500 şirket, nano teknoloji adına giderek artan oranlarda yatırım yapıyorYapılan araştırmalar, 2004 yılında hükümetlerin nano teknolojiye daha fazla para ayırdığını ve bunun bu anlamdaki son yıl olacağını gösteriyor
Bu yıl (2004) harcanacağı öngörülen 86 milyar doların yaklaşık 46 milyar doları hükümetlere bağlı kurumlar tarafından karşılanacakABD hükümeti 16 milyar dolar ile nano teknolojiye en çok kaynak ayıran devlet(beni hiç şaşırtmadı)
Asya ülkelerinin tümünün toplam nano teknoloji bütçesi ise 16 milyar dolarAvrupa ülkelerinin ise 13 milyar dolarda kaldığı biliniyor Teknoloji uzmanları, Avrupa ekonomilerinin nano teknoloji konusunda ABD ve Asya ‘yı yakalayabilmesi için yılda en az 6 milyar Euro yatırım yapılması gerektiği dile getiriyor
Tahminlere göre 2019 yılında toplam nano teknoloji pazarı 1 trilyon dolara ulaşacakHal böyle olunca üniversiteler, firmalar ve yatırımcılar teknoloji patentleri almak için büyük uğraş içindeler Sadece 2003 yılında dünya genelinde 8 binin üzerinde nano teknoloji patenti alındıEn çok patent alan firmalarsa IBM, Canon, Micron ve 3M şirketleri
Ülkemizdeki durum
Ülkemizde sadece Gebze İleri teknoloji Enstitüsü, Sabancı, Bilkent, ODTÜ ve ITÜ ‘de küçük çaplı çalışmalar var Nano teknoloji çağı için ülkede 77 üniversitenin birlikte çalışması şartNano teknolojinin açıklanması ve herkesin öneminin kavraması gerekiyor Özellikle üniversitelerde ilgili bölümler açılmalı ve gençlerin dikkati çekilmeli Trboloji alanında bir deha olarak kabul edilen bilim adamı Prof Dr Ali Erdemir nano teknoloji kullanarak geliştirdiği yapay elmas özelliği taşıyan buluşuyla Nobeli R&D ödülünü üçüncü kez kazandı Prof Erdemir ‘e ödül kazandıran yeni buluşu, karbür temelli malzemelerin nano yapılı, bütünleştirilmiş bir karbon tabakasına dönüştürülmesiyle ilgili Sayısız cihazda kullanılabileceği belirtilen karbon teknolojisi ile karbon gazların büyüklüğü 510 nanometre boyutuna kadar indirilebiliyor Prof Erdemir ’in geliştirdiği nano özellikli karbon elmas tabakada sürtünme katsayısı çok düşük: bunun yanında ısıya dayanıklılığı ise son derece yüksek Her iki özellik de beklentileri karşılayacak kadar güzel bir başlangıç 1977 yılında İTÜ Metalürji bölümünden mezun olan ve 1987 yılından beri de ABD ‘de Chicago kenti yakınlarında bulunan Argon laboratuarında araştırmalarını sürdüren Prof Erdemir, geliştirdiği maddenin ,suni bir elmas gibi düşünülebileceği ve aynen gerçek elmasın özelliğine sahip olduğunu kaydediyor Geliştirilen bu teknik ile kesici ve delici aletlerin uçları ısıya çok dayanıklı bir hale getirilebilecek Diğer yandan uzay araçlarında kullanılan birçok cihazda uzun ömürlü olabilecek
Diğer alternatif uygulamalar
Çok hafif ve dayanıklı olacak nano materyaller yapılacak araba, uçak, ve uzat araçları ile çok az enerji tüketimi ile daha uzun ve güvenli yolculuklar yapılabilecek Ayrıca doğada mevcut birçok teknoloji hayata geçirilebilecek Lotus çiçeği yaprağının hiç ıslanmaması ve kirlenmemesi özelliğini bu şekilde aydınlatmak mümkün olabilir Çözüm bulunduktan sonra kirlenmeye ıslanmaya kaşıklar, çatallar, elbiseler üretilebilecek Diğer yandan sağlık alanına yönelik olarak yapılacak akıllı nano robotlar, hastalığı teşhisini koymada önemli görevler üstlenecek ve gerektiğinde hastalıklı bölgelere ilaç vererek tedavi gücünü arttıracaklar Ayrıca, otomotiv sektörünün en önemli sorunlarından biri olan araçların üzerindeki boyaların çizilmesi ve kaportaların aşınması sorunu da nano teknoloji sayesinde çözülecek
Nano teknoloji ile işlenmiş gümüş, bakterilerin üremesini engelleyebiliyor yada yaşamlarını zorlaştırıyorNano gümüş olarak adlandırılan işlem bir aşı görevi üstleniyor Nano gümüş kaplanan yüzeyler bakterilere geçit vermiyorAsıl uygulama alanları, bakterisiz ve mikropsuz ortamların yaratılması gereken ortamlarÖzellikle hastaneler ve mutfaklar için oldukça faydalı olacak bir buluş
Kendi kendini temizleyen pencere
Pimapen, kendi kendini temizleyen, bir başka değişiyle hiç kirlenmeyen bir pencere modeli üretmek için kolları sıvamış durumda Bu tip ürünler, yurt dışındaki teknoloji fuarlarında yeni yeni tanıtılıyor Pimapen ‘in 20 yılı dolayısı ile düzenlenen basın toplantısında tanıtılan bu proje de nano teknolojiye dayanıyor Firma bu amaca yönelik laboratuar çalışmalarını sürdürüyor Başka bir ilginç uygulama ise şöyle: Külçe altın oda sıcaklığında tepkimeye girmemesine rağmen 35 nanometre boyutlarına getirildiğinde pek çok tepkimeyi tetikleyebiliyor Nano altınların özelliğini fark eden bir Japon firması koku yok ediciler geliştirmiş Bu koku yok ediciler tuvaletler için biçilmiş kaftan Bir iki nanometre çapında, kamış biçimli, moleküler olan karbon nano tüpler, biçimlerine bağlı olarak elektriği metal yada yarı iletken özellikte taşıyorlar
Nano teknolojik çalışmalara güzel bir örnek olarak Israilli bilim adamlarının projesi verilebilir Israilli bilim adamları biyolojik molekülleri bir test tüpü içinde bir bilgisayar oluşturmayı başardılar Bu çalışma, bir milimetrenin onda biri hacmindeki su damlacığı içinde 1 trilyon bilgisayarın bir arada bulunarak aynı anda işlem yapmaları anlamına geliyor Bu araştırmanın ileride insan, hayvan ve bitki bedenindeki biyokimyasal ortamla etkileşerek önemli biyolojik ve farmakolojik uygulamalara olanak sağlayacak bilgisayarların geliştirilmesine yol açabileceği ortada
Sağlık alanında amaçlanan gelişmeler
Nano teknolojilerinin sağlık alanında da önemli gelişmelere yol açacağı belirtiliyorGelişmelerin özellikle kanser tedavisinde yeni açılımlar yaratacağı düşünülüyor Yakın bir zamanda, kanser tedavisinde kullanılan kemoterapi ve radyoterapi yöntemlerinin ortadan kalkacağını söylemek yanlış olmaz Hayal edilenlerse şaşırtıcı: Nano konteynırlar ile ilaçları vücudumuzun istenilen bir bölümüne güvenli bir şekilde ulaştırabileceğiz Nano robotlar ile hücrelerimizi onarıp, vücudun bağışıklık sistemini kontrol altında tutabileceğiz Kemik içi protezler de bu teknoloji kullanılarak yapılacak Kanser vakalarında kullanılan ilaçlar, kanserli hücrelere ulaşamadan etkisini yitiriyor Ama nano partikülleri bu konuda daha ısrarcı; kanserli hücrelerin büyümesini önlüyor ve onları yok ediyor Ayrıca ameliyatlarda kullanılan aletlerin geliştirilmesinden kimya ve elektronik alanındaki gelişmelere kadar nano teknolojinin kullanım alnı çok geniş Vücuda gönderilecek programlanabilir makinelerin kullanımları çok geniş olabilir Hatta vücuda ek bir bağışıklık sistemi de kazandırabilirler Hedef hücrelerin özellikleri programlandığında, mesela grip virüslerine saldırabilirler ve bünye hastalanmadan virüs istilasını durdurabilir Aynı zamanda vücuttaki her bulguyu rapor edip doktorluk da yapabilirler
Tarım ve gıda bilimlerindeki beklentiler
Tarım ürünlerimiz yemek masamıza gelmeden önce birçok çevresel etli altında kalmakta Diğer yandan yetiştiricilerin ekim, sulama, gübreleme gibi işlemleri yaparken en doğru kararları vermeleri oldukça önemlidir Bu ürünlerin kötü hava koşullarına, yabani hayvanlara, otlara ve böceklere karşı zaman kaybetmeden korunması gerekiyor Tarladaki ürünlerin her gün takibi ve kontrolü sayesinde kritik sağlık problemlerinin önüne geçilebilir
Görüldüğü gibi nano teknolojinin hayatımıza kazandıracağı çok sayıda nimet bulunuyor Bunların hepsinin kısa sürede gerçekleşmesini elbette bekleyemeyiz Diğer yandan geliştirme işlemci süresince çalışmaların iyi biçimde kontrol edilmesi ve adımların planlı şekilde atılması şart Ünlü bilim kurgu yazarı Michael Crichton ‘ın Prey (Türkçe sürümündeki adı Av) adlı romanındaki ana tema nano teknoloji Kitapta nano teknolojinin geliştirilmesi sonucunda yaşanabilecek aksilikler kaleme alınmış ve kontrol dışına çıkan çalışmalar sonucunda robotların hızla çoğalarak insanlığa karşı bir tehdit oluşturabileceği anlatılıyor
İnsanlık tarihi de gelecekte ortaya çıkacak tehlikeleri anlatanlarda dolu Bu konudaki en çarpıcı örnek Unabomber Gerçek ismi Theodore Kaczynski olan Unabomber, 17 yıl boyunca üniversitelerde bilgisayar ve genetik konularında araştırma yapan bilim adamlarına öncelikli olmak üzere, çeşitli kişilere bombalı paketler gönderip sonunda teknolojik ilerlemenin insanlığı mahvedeceğin anlatan bir manifestoyu New York Times ve diğer önemli yayın organlarında bomba tehdidi ile yayınlatmış biri Elbette bu görüşte başka kimselerde var Ama görünen o ki ilerleme her zaman devam etmekte ve bu böyle sürecektir
Nanobilgisayarlara yönelik önemli gelişmeler var
Science dergisinde yayımlanan iki makale, nanobilgisayarlar konusundaki gelişmeler için bir umut ışığı oldu Yapılan araştırmalar, moleküler ölçekli elektronik uygulamarı ilk kez ‘parça’ düzeyinde çıkarıp, çalışabilen ‘devre’ düzeyine taşıyor Ama 1 trilyon devreyi 1 cm² alana sığdırıp bağlantılarını geliştirmek, çalışırken moleküler yapılarının değişmesinin önlemek, bütün bunları hızlı ve ucuz bir biçimde yapmak pek de kolay görünmüyor Silikon çok küçük boyutlarda detektörler yapmak için ideal, ama umut verici bir madde daha var: Karbon nanotüpler 1991 ‘de, bir Japon araştırmacı tarafından tesadüfen keşfedilen nanotüpler, içi boş silindir halinde sarılmış karbon atomu yaprakları Çelikten 10 kat güçlü, 6 kez hafif olan nanotüpler, köprü, uçak ve uzay asansörü yapmaya çok uygun Tek sorun, laboratuar kaynaklı en uzun nanotüpün 10 milimetre boyunda olması Nanotüp yataklar ise hemen hiç sürtünüp aşınmıyor, çünkü karbonun bütün kimyasal bağları kullanılıyor
Kuantum bilgisayarları neleri değiştirebilir?
Silikon bilgisayarlara alternatif arama çabasında ‘Josephson bitişimleri’ ve ‘Optik anahtarlar’ gibi bazı teknolojiler işlem gücü konusunda büyük gelişmeler vaat ettiler; gakat teknik engeller bu teknolojilerin sadece teoride kalmasıyla sonuçlandı Günümüzde bilim adamları Kuantum mekaniği esaslarına göre çalışan, bilgisayarlar üzerinde çalışıyorlar Kuantum bilgisayarlar silikon bilgisayarlara göre bir takım potansiyel üstünlüklere sahip olsa da, herhangi bir teknolojiyi geliştirmek için geçen zaman, azımsanmayacak kadar çok Elektron tüplerden günümüz yongalarına ulaşmak ne kadar zaman aldıysa, belki çok daha fazlası Kuantum bilgisayarların kullanılır hale gelmesi için harcanacak Kuantum bilgisayarları silikon bilgisayarlara rakip olabilir biçimde bir düşünce şu an için epey uzak bir tahmin Ama Kloroform içindeki hidrojen ve klor atomlarının bizim için hesap yapması oldukça fantastik bir düşünce olsa da, bu mümkün Kuantum bilgisayarlarında şu an mümkün olan en basit algoritmo gerçekleşebiliyor Kuantum bilgisayarlarının ticari ve bilimsel amaçlarla var olması içinse uzunca bir süre beklememiz gerekebilir
Bit’lerden Qubit’lere
Kuantum bilgisayarlarında günümüzdeki bilgisayarların çalışma prensibi olan bit, yani 0 ve 1 kullanılıyor Fakat bir farkla ‘Qubits’ olarak bilinen bit Kuantum teorisine eş zamanlı biçimde hem 1 hem de 0 olabiliyor Kuantum fizikçileri bu hem 1’i hem de 0’ı aynı anda ifade edebilme halinin Superposition olarak nitelendiriyorlar Potansiyel olarak sayısız Superposition bulunması, çok sayıda eşzamanlı işlemin yapılabilmesi demek Günümüz bilgisayarlarında en iyi ihtimalle 30nm aralığına inebilen transistorların yerini, moleküler büyüklüğündeki Qubit ‘ler alıyorQubit ‘lerin molekül düzeyinde olması küçük ve yüksek performanslı bilgisayarların oluşturulabilmesi anlamına geliyor Günümüz bilgisayarları, trilyonlarca bayt bilgi içinde bir kelimeyi bir aya yakın sürede bulabilirken, eşzamanlı işlem yapabilen Kuantum bilgisayarları bu işi teoride yarım saate indirebilir Kuantum bilgisayarları moleküler düzeyde olduğundan bu hesaplamanın sonucu almak hesaplamayı yapan oluşum, yani Superposition ‘ı olumsuz etkileyebiliyor
Bilim adamları Superposition ‘ı etkilemeden almada manyetik rezonans (MR) tekniğinin kullanıyorlar Şu an Kuantum bilgisayarlarının silikon yongalarla karşılaştırmak haksızlık PC ‘lerimiz saniyede birkaç milyar işlem yapabilirken kuantum bilgisayarlar için bu rakam birkaç bin civarında Fakat Kuantum bilgisayarları alanında sevindirici gelişmeler de var Rowland Enstitüsü ve Harvard – Smithsonian astrofizik merkezinden bilim adamlarının oluşturduğu diğer bir grup bilim adamı ışığı yavaşlatıp durdurabilmeyi başardılar Harvard – Smithsonian astrofizik merkezinden bilim adamları, fotonlar bir gaz bölmesinde durdurmayı başardılar Fotonların bu biçimde maniple edebilmesi Kuantum bilgisayarda ve bunların fiber optik kablolarla birbirlerine veri iletiminde kullanılabilmesi oldukça heycanlandırıcı
Sonuç
15 sene önce 8MHz hızında çalışan PC ‘leri kullanıyorduk ve 3GHz gibi hızlara ulaşmak inanılmaz gibi görünüyordu Acaba 10 sene sonra da o zamanlar 24GHz PC ‘leri kullanırdık diyerek gelinen noktaya inanamayacak mıyız? Bilim adamlarının yürüttüğü çalışmalar hiç durmadan devam ediyor Atomları arasındaki bağlar ve bu bağlarda yapılacak değişiklerle ne gibi farklı sonuçlar elde edebileceği araştırılıyor Araştırmalar sonucunda küçük de olsa sevindirici gelişmeler var ve bu sayede daha büyük adımlar atılabilecek Bu değişikliklerin ne zaman gerçekleşeceği bilinmese de hedef ortada Dünya genelindeki bu çalışmalara bizlerin seyirci kalmaması, aksine her alanda olduğu gibi nano teknoloji konusunda da belirli yatırımların yapılması şart
NanoteknoLoji iLe yapılan,Halen devam eden çalışmalar
Nano inşaatlar için Mini robotlar
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 minirobotlar yardımı ile bir hücrenin sabitlenerek, robot'un üzerindeki şırınga çip'inden bir sıvının hücreye aktarılmasıAvrupa 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
IBM'den Nanoteknoloji tabanlı tümleşik devre
Science dergisinin 24 Mart 2006 sayısında yer alan An Integrated Logic Circuit Assembled on a Single Carbon Nanotubemakalesine 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 (transresistor, 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
http:img124**************img1244457ibm2150x8ws
http:img124**************img1249030molmecsmall6dh
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(risefall time) zamanlamaları ölçmektir herhalde
Bu deney ve sonuçları neden önemli? Bu deney silikon transistörlerden gene silikon tabakalar üzerine fakat karbon nanotüplerle seri, bütünleşik devreler yapıp çalıştırılabildiğinin bir ispatı Bunun sonucu olarak ilerde, şöyle bir çip üretim sistemi devreye girebilir
1) Silikon tabaka alınır ve üzerine karbon nanotüplerin dizilmesi gereken çizgiler oluşturulur
2) Burada belirtilen yerlerde tek duvarlı ve istenilen elektronik özellikli karbon nanotüpler büyütülür
3) Bu karbon nanotüplerin üzerine devre bağlantıları yerleştirilir
Bu sayede hem devre boyutunun küçülmesinden dolayı yaşanan sorunlar bir nebze aşılmış olurken, biraz değerini kaybetmişte olsa Moore yasasına sadık kalınabilmiş olunacak gibi
Daha fazla bilgi için IBM Nanoscience Grubu :
Linkleri sadece kayıtlı üyelerimiz görebilirForumTR üyesi olmak için tıklayınız
NanoTeknoloji Nedir ?
Nanoteknoloji: anoteknoloji’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?Nanometre ölçeğindeki fiziksel, kimyasal ve biyolojik olayların anlaşılması kontrolü ve üretimi amacıyla, fonksiyonel materyallerin, cihazların ve sistemlerin geliştirilmesidir Nano ölçekteki olayların manipulasyonu ile bilim ve teknolojide yeni ufuklar açılmaya başlamıştır
Nanoteknolojini Amaçları
*Nanometre ölçekli yapıların analizi,
*Nanometre boyutunda yapıların fiziksel özelliklerinin anlaşılması,
*Nanometre ölçekli yapıların imalatı,
* Nano hassasiyetli cihazların geliştirilmesi,
* Nano ölçekli cihazların geliştirilmesi,
* Uygun yöntemler bulunarak nanoskopik ve makroskopik dünya arasındaki bağın kurulması
http:img112**************img112164clipimage0275vx
Nanoteknolojinin Kullanım alanları
Endüstriyel Alanda:Mikrosensörlerin, mikromakinaların, optoelektronik elemanların imalatı ve uygun şekilde bir araya getirilmesi ii)
Medikal Alanda: Mikro cerrahide (göz, beyin vb), Diagnostik kitlerde, Bilimsel Araştırmalarda, Yüzey karakterizasyonu ve modifikasyonu, Mikroorganizmaların taşınması, DNA modifikasyonu vb
Nanomanipulator
Nanomanipulator: Bir insana molekülleri görme dokunma ve dğiştirme imkanı tanıyan sanal gerçeklik arabirimidir Virus, DNA iplikleri ve nanotüpleri modifiye etmek amacıyla kullanılabilmektedır NM datayı almak için AFM kullanmaktadır Sanal gerçeklik elenleri ve gözlükleriyle kullanıcın örneğin yüzeyini görmesini ve hissetmesini sağlamaktadır Böylelikle kullanıcı eliyle mikroskopik objeleri tutabilir, itebilir, hareket ettirebilir ve ve sonuçta çıkan kuvveti, etkileşimi hissedebilirBöyle bir teknolojiyle gen transferi, enzim değişimi , jeller ve yüzeyler üzerinde lokal değişiklikler yapabilmek mümkün olmaktadır
Değişim sınırlarına artık daha yakınız
Bir oda büyüklüğündeki bir bilgisayarın cebimize sığacak boyutlara getirilmesi elbette zorAma bu aşamadan sonra işlerin daha da zorlaştığı kesinÇünkü bileşenlerdeki küçültme devam ettiği sürece farklı teknolojilerin kullanılması gerekiyorBir 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 ısıMikron 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 kaçınmalısınızDiğer 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 ediyorBüyük 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 sağlıyorDaha 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 sağlıyorÖnderliğini IBM firmasının yaptığı yalıtımlı silikon SOI (Silicon On Insulation) uygulaması yongalara %20 gibi olası bir performans artışını getiriyorMevcut 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 katlanırMoore, 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 edilebilirdiGünümüzde moleküler düzeyde üretim yöntemleri açısından çok da ileri bir durumda olmadığımızı rahatlıkla söyleyebilirizGünlük 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 elenleri olan bir kişinin lego oyuncaklar ile bir şeyler yapmasına benzetilebilirBu küçük lego parçalarının kullanarak bir şeyler yapabilirsiniz, ama yaptıklarınız oldukça kaba bir halde olurHalbuki bu parçaları hassas bir şekilde bir araya getirebilirsek çok daha hızlı bir biçimde daha hassas ürünler ortaya çıkabiliriz İşte bu noktada nano teknoloji devreye giriyorNano teknoloji sayesinde bu elenleri çıkarma imkanına sahip olacağızDoğanın temel taşlarını oluşturan atomları ucuz bir biçimde ve kolayca düzenleyebileceğiz Bu şekilde üretilen ürünler daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassa özelliklerle donatılmış olacak ( Linkleri sadece kayıtlı üyelerimiz görebilirForumTR üyesi olmak için tıklayınız )
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 alanTürkçe ‘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 geliyorNano değeri, maddenin atomdan önceki son basamağını gösteriyor Nanometre terimi, antik Yunanca ‘da ‘cüce’ anlamına gelen ‘nano’ kökünden geliyorNano teknolojinin bir başka tanımıysa, üretilmek istenen maddenin, atomlarından başlayarak yapılması Kavramı ilk defa dile getiren Amerika Birleşik Devlerin ‘den Eric Drexler ‘dirNano 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
Nano teknolojinin hedefleri
• Uygun atomları ya da molekülleri doğru biçimde bir araya getirerek istenen yapıyı oluşturmak
• Yapı bölümlerinin kontrollü biçimde kendi kendilerinin kopyalamalarını ve büyümelerini sağlamak
• Moore Yasası ile öngörülmüş ve gerçekleşmiş olandan çok daha hızlı bir gelişme sağlamak(Moore Yasası üzerinde diretmelerinin sebebi ne anlamadım)
• Canlı yapılara cansız yapılanların bir arada işlev görmesini sağlamak
Büyük devletler savunma sanayinin gelişmesi adında bu çalışmalara yüz milyonlarca dolar aktarıyor Nano tabanlı projeler arasında bir hafta uykusuz kalabilmesine rağmen yüksek performansından hiç bir şey kaybetmeyen süper askerler, insansız uçabilen ve arıza yaptığında kendini tamir edebilen uçaklar gibi çalışmalar bulunuyor
Nano teknolojiye 86 milyar dolar
ABD,Japonya,Almanya,İngiltere,Çin,Avustralya,Rusya ve hatta Singapur ile Tayvan gibi ülkeler , nano teknoloji konusunda sürekli olarak çalışıyor Pazar araştırma şirketi Lux Research ‘ün yayınladığı rapora göre, özel şirketler ve üniversiteler 2004 yılı boyunca nano teknoloji araştırmalarına 86 milyar dolar ödenek aktaracak Bu rakamın şimdiye kadar sektörde akan en yüksek rakam olduğu belirtiliyorAralarında General Electric ve Intel gibi devlerin de bulunduğu 1500 şirket, nano teknoloji adına giderek artan oranlarda yatırım yapıyorYapılan araştırmalar, 2004 yılında hükümetlerin nano teknolojiye daha fazla para ayırdığını ve bunun bu anlamdaki son yıl olacağını gösteriyor
Bu yıl (2004) harcanacağı öngörülen 86 milyar doların yaklaşık 46 milyar doları hükümetlere bağlı kurumlar tarafından karşılanacakABD hükümeti 16 milyar dolar ile nano teknolojiye en çok kaynak ayıran devlet(beni hiç şaşırtmadı)
Asya ülkelerinin tümünün toplam nano teknoloji bütçesi ise 16 milyar dolarAvrupa ülkelerinin ise 13 milyar dolarda kaldığı biliniyor Teknoloji uzmanları, Avrupa ekonomilerinin nano teknoloji konusunda ABD ve Asya ‘yı yakalayabilmesi için yılda en az 6 milyar Euro yatırım yapılması gerektiği dile getiriyor
Tahminlere göre 2019 yılında toplam nano teknoloji pazarı 1 trilyon dolara ulaşacakHal böyle olunca üniversiteler, firmalar ve yatırımcılar teknoloji patentleri almak için büyük uğraş içindeler Sadece 2003 yılında dünya genelinde 8 binin üzerinde nano teknoloji patenti alındıEn çok patent alan firmalarsa IBM, Canon, Micron ve 3M şirketleri
Ülkemizdeki durum
Ülkemizde sadece Gebze İleri teknoloji Enstitüsü, Sabancı, Bilkent, ODTÜ ve ITÜ ‘de küçük çaplı çalışmalar var Nano teknoloji çağı için ülkede 77 üniversitenin birlikte çalışması şartNano teknolojinin açıklanması ve herkesin öneminin kavraması gerekiyor Özellikle üniversitelerde ilgili bölümler açılmalı ve gençlerin dikkati çekilmeli Trboloji alanında bir deha olarak kabul edilen bilim adamı Prof Dr Ali Erdemir nano teknoloji kullanarak geliştirdiği yapay elmas özelliği taşıyan buluşuyla Nobeli R&D ödülünü üçüncü kez kazandı Prof Erdemir ‘e ödül kazandıran yeni buluşu, karbür temelli malzemelerin nano yapılı, bütünleştirilmiş bir karbon tabakasına dönüştürülmesiyle ilgili Sayısız cihazda kullanılabileceği belirtilen karbon teknolojisi ile karbon gazların büyüklüğü 510 nanometre boyutuna kadar indirilebiliyor Prof Erdemir ’in geliştirdiği nano özellikli karbon elmas tabakada sürtünme katsayısı çok düşük: bunun yanında ısıya dayanıklılığı ise son derece yüksek Her iki özellik de beklentileri karşılayacak kadar güzel bir başlangıç 1977 yılında İTÜ Metalürji bölümünden mezun olan ve 1987 yılından beri de ABD ‘de Chicago kenti yakınlarında bulunan Argon laboratuarında araştırmalarını sürdüren Prof Erdemir, geliştirdiği maddenin ,suni bir elmas gibi düşünülebileceği ve aynen gerçek elmasın özelliğine sahip olduğunu kaydediyor Geliştirilen bu teknik ile kesici ve delici aletlerin uçları ısıya çok dayanıklı bir hale getirilebilecek Diğer yandan uzay araçlarında kullanılan birçok cihazda uzun ömürlü olabilecek
Diğer alternatif uygulamalar
Çok hafif ve dayanıklı olacak nano materyaller yapılacak araba, uçak, ve uzat araçları ile çok az enerji tüketimi ile daha uzun ve güvenli yolculuklar yapılabilecek Ayrıca doğada mevcut birçok teknoloji hayata geçirilebilecek Lotus çiçeği yaprağının hiç ıslanmaması ve kirlenmemesi özelliğini bu şekilde aydınlatmak mümkün olabilir Çözüm bulunduktan sonra kirlenmeye ıslanmaya kaşıklar, çatallar, elbiseler üretilebilecek Diğer yandan sağlık alanına yönelik olarak yapılacak akıllı nano robotlar, hastalığı teşhisini koymada önemli görevler üstlenecek ve gerektiğinde hastalıklı bölgelere ilaç vererek tedavi gücünü arttıracaklar Ayrıca, otomotiv sektörünün en önemli sorunlarından biri olan araçların üzerindeki boyaların çizilmesi ve kaportaların aşınması sorunu da nano teknoloji sayesinde çözülecek
Nano teknoloji ile işlenmiş gümüş, bakterilerin üremesini engelleyebiliyor yada yaşamlarını zorlaştırıyorNano gümüş olarak adlandırılan işlem bir aşı görevi üstleniyor Nano gümüş kaplanan yüzeyler bakterilere geçit vermiyorAsıl uygulama alanları, bakterisiz ve mikropsuz ortamların yaratılması gereken ortamlarÖzellikle hastaneler ve mutfaklar için oldukça faydalı olacak bir buluş
Kendi kendini temizleyen pencere
Pimapen, kendi kendini temizleyen, bir başka değişiyle hiç kirlenmeyen bir pencere modeli üretmek için kolları sıvamış durumda Bu tip ürünler, yurt dışındaki teknoloji fuarlarında yeni yeni tanıtılıyor Pimapen ‘in 20 yılı dolayısı ile düzenlenen basın toplantısında tanıtılan bu proje de nano teknolojiye dayanıyor Firma bu amaca yönelik laboratuar çalışmalarını sürdürüyor Başka bir ilginç uygulama ise şöyle: Külçe altın oda sıcaklığında tepkimeye girmemesine rağmen 35 nanometre boyutlarına getirildiğinde pek çok tepkimeyi tetikleyebiliyor Nano altınların özelliğini fark eden bir Japon firması koku yok ediciler geliştirmiş Bu koku yok ediciler tuvaletler için biçilmiş kaftan Bir iki nanometre çapında, kamış biçimli, moleküler olan karbon nano tüpler, biçimlerine bağlı olarak elektriği metal yada yarı iletken özellikte taşıyorlar
Nano teknolojik çalışmalara güzel bir örnek olarak Israilli bilim adamlarının projesi verilebilir Israilli bilim adamları biyolojik molekülleri bir test tüpü içinde bir bilgisayar oluşturmayı başardılar Bu çalışma, bir milimetrenin onda biri hacmindeki su damlacığı içinde 1 trilyon bilgisayarın bir arada bulunarak aynı anda işlem yapmaları anlamına geliyor Bu araştırmanın ileride insan, hayvan ve bitki bedenindeki biyokimyasal ortamla etkileşerek önemli biyolojik ve farmakolojik uygulamalara olanak sağlayacak bilgisayarların geliştirilmesine yol açabileceği ortada
Sağlık alanında amaçlanan gelişmeler
Nano teknolojilerinin sağlık alanında da önemli gelişmelere yol açacağı belirtiliyorGelişmelerin özellikle kanser tedavisinde yeni açılımlar yaratacağı düşünülüyor Yakın bir zamanda, kanser tedavisinde kullanılan kemoterapi ve radyoterapi yöntemlerinin ortadan kalkacağını söylemek yanlış olmaz Hayal edilenlerse şaşırtıcı: Nano konteynırlar ile ilaçları vücudumuzun istenilen bir bölümüne güvenli bir şekilde ulaştırabileceğiz Nano robotlar ile hücrelerimizi onarıp, vücudun bağışıklık sistemini kontrol altında tutabileceğiz Kemik içi protezler de bu teknoloji kullanılarak yapılacak Kanser vakalarında kullanılan ilaçlar, kanserli hücrelere ulaşamadan etkisini yitiriyor Ama nano partikülleri bu konuda daha ısrarcı; kanserli hücrelerin büyümesini önlüyor ve onları yok ediyor Ayrıca ameliyatlarda kullanılan aletlerin geliştirilmesinden kimya ve elektronik alanındaki gelişmelere kadar nano teknolojinin kullanım alnı çok geniş Vücuda gönderilecek programlanabilir makinelerin kullanımları çok geniş olabilir Hatta vücuda ek bir bağışıklık sistemi de kazandırabilirler Hedef hücrelerin özellikleri programlandığında, mesela grip virüslerine saldırabilirler ve bünye hastalanmadan virüs istilasını durdurabilir Aynı zamanda vücuttaki her bulguyu rapor edip doktorluk da yapabilirler
Tarım ve gıda bilimlerindeki beklentiler
Tarım ürünlerimiz yemek masamıza gelmeden önce birçok çevresel etli altında kalmakta Diğer yandan yetiştiricilerin ekim, sulama, gübreleme gibi işlemleri yaparken en doğru kararları vermeleri oldukça önemlidir Bu ürünlerin kötü hava koşullarına, yabani hayvanlara, otlara ve böceklere karşı zaman kaybetmeden korunması gerekiyor Tarladaki ürünlerin her gün takibi ve kontrolü sayesinde kritik sağlık problemlerinin önüne geçilebilir
Görüldüğü gibi nano teknolojinin hayatımıza kazandıracağı çok sayıda nimet bulunuyor Bunların hepsinin kısa sürede gerçekleşmesini elbette bekleyemeyiz Diğer yandan geliştirme işlemci süresince çalışmaların iyi biçimde kontrol edilmesi ve adımların planlı şekilde atılması şart Ünlü bilim kurgu yazarı Michael Crichton ‘ın Prey (Türkçe sürümündeki adı Av) adlı romanındaki ana tema nano teknoloji Kitapta nano teknolojinin geliştirilmesi sonucunda yaşanabilecek aksilikler kaleme alınmış ve kontrol dışına çıkan çalışmalar sonucunda robotların hızla çoğalarak insanlığa karşı bir tehdit oluşturabileceği anlatılıyor
İnsanlık tarihi de gelecekte ortaya çıkacak tehlikeleri anlatanlarda dolu Bu konudaki en çarpıcı örnek Unabomber Gerçek ismi Theodore Kaczynski olan Unabomber, 17 yıl boyunca üniversitelerde bilgisayar ve genetik konularında araştırma yapan bilim adamlarına öncelikli olmak üzere, çeşitli kişilere bombalı paketler gönderip sonunda teknolojik ilerlemenin insanlığı mahvedeceğin anlatan bir manifestoyu New York Times ve diğer önemli yayın organlarında bomba tehdidi ile yayınlatmış biri Elbette bu görüşte başka kimselerde var Ama görünen o ki ilerleme her zaman devam etmekte ve bu böyle sürecektir
Nanobilgisayarlara yönelik önemli gelişmeler var
Science dergisinde yayımlanan iki makale, nanobilgisayarlar konusundaki gelişmeler için bir umut ışığı oldu Yapılan araştırmalar, moleküler ölçekli elektronik uygulamarı ilk kez ‘parça’ düzeyinde çıkarıp, çalışabilen ‘devre’ düzeyine taşıyor Ama 1 trilyon devreyi 1 cm² alana sığdırıp bağlantılarını geliştirmek, çalışırken moleküler yapılarının değişmesinin önlemek, bütün bunları hızlı ve ucuz bir biçimde yapmak pek de kolay görünmüyor Silikon çok küçük boyutlarda detektörler yapmak için ideal, ama umut verici bir madde daha var: Karbon nanotüpler 1991 ‘de, bir Japon araştırmacı tarafından tesadüfen keşfedilen nanotüpler, içi boş silindir halinde sarılmış karbon atomu yaprakları Çelikten 10 kat güçlü, 6 kez hafif olan nanotüpler, köprü, uçak ve uzay asansörü yapmaya çok uygun Tek sorun, laboratuar kaynaklı en uzun nanotüpün 10 milimetre boyunda olması Nanotüp yataklar ise hemen hiç sürtünüp aşınmıyor, çünkü karbonun bütün kimyasal bağları kullanılıyor
Kuantum bilgisayarları neleri değiştirebilir?
Silikon bilgisayarlara alternatif arama çabasında ‘Josephson bitişimleri’ ve ‘Optik anahtarlar’ gibi bazı teknolojiler işlem gücü konusunda büyük gelişmeler vaat ettiler; gakat teknik engeller bu teknolojilerin sadece teoride kalmasıyla sonuçlandı Günümüzde bilim adamları Kuantum mekaniği esaslarına göre çalışan, bilgisayarlar üzerinde çalışıyorlar Kuantum bilgisayarlar silikon bilgisayarlara göre bir takım potansiyel üstünlüklere sahip olsa da, herhangi bir teknolojiyi geliştirmek için geçen zaman, azımsanmayacak kadar çok Elektron tüplerden günümüz yongalarına ulaşmak ne kadar zaman aldıysa, belki çok daha fazlası Kuantum bilgisayarların kullanılır hale gelmesi için harcanacak Kuantum bilgisayarları silikon bilgisayarlara rakip olabilir biçimde bir düşünce şu an için epey uzak bir tahmin Ama Kloroform içindeki hidrojen ve klor atomlarının bizim için hesap yapması oldukça fantastik bir düşünce olsa da, bu mümkün Kuantum bilgisayarlarında şu an mümkün olan en basit algoritmo gerçekleşebiliyor Kuantum bilgisayarlarının ticari ve bilimsel amaçlarla var olması içinse uzunca bir süre beklememiz gerekebilir
Bit’lerden Qubit’lere
Kuantum bilgisayarlarında günümüzdeki bilgisayarların çalışma prensibi olan bit, yani 0 ve 1 kullanılıyor Fakat bir farkla ‘Qubits’ olarak bilinen bit Kuantum teorisine eş zamanlı biçimde hem 1 hem de 0 olabiliyor Kuantum fizikçileri bu hem 1’i hem de 0’ı aynı anda ifade edebilme halinin Superposition olarak nitelendiriyorlar Potansiyel olarak sayısız Superposition bulunması, çok sayıda eşzamanlı işlemin yapılabilmesi demek Günümüz bilgisayarlarında en iyi ihtimalle 30nm aralığına inebilen transistorların yerini, moleküler büyüklüğündeki Qubit ‘ler alıyorQubit ‘lerin molekül düzeyinde olması küçük ve yüksek performanslı bilgisayarların oluşturulabilmesi anlamına geliyor Günümüz bilgisayarları, trilyonlarca bayt bilgi içinde bir kelimeyi bir aya yakın sürede bulabilirken, eşzamanlı işlem yapabilen Kuantum bilgisayarları bu işi teoride yarım saate indirebilir Kuantum bilgisayarları moleküler düzeyde olduğundan bu hesaplamanın sonucu almak hesaplamayı yapan oluşum, yani Superposition ‘ı olumsuz etkileyebiliyor
Bilim adamları Superposition ‘ı etkilemeden almada manyetik rezonans (MR) tekniğinin kullanıyorlar Şu an Kuantum bilgisayarlarının silikon yongalarla karşılaştırmak haksızlık PC ‘lerimiz saniyede birkaç milyar işlem yapabilirken kuantum bilgisayarlar için bu rakam birkaç bin civarında Fakat Kuantum bilgisayarları alanında sevindirici gelişmeler de var Rowland Enstitüsü ve Harvard – Smithsonian astrofizik merkezinden bilim adamlarının oluşturduğu diğer bir grup bilim adamı ışığı yavaşlatıp durdurabilmeyi başardılar Harvard – Smithsonian astrofizik merkezinden bilim adamları, fotonlar bir gaz bölmesinde durdurmayı başardılar Fotonların bu biçimde maniple edebilmesi Kuantum bilgisayarda ve bunların fiber optik kablolarla birbirlerine veri iletiminde kullanılabilmesi oldukça heycanlandırıcı
Sonuç
15 sene önce 8MHz hızında çalışan PC ‘leri kullanıyorduk ve 3GHz gibi hızlara ulaşmak inanılmaz gibi görünüyordu Acaba 10 sene sonra da o zamanlar 24GHz PC ‘leri kullanırdık diyerek gelinen noktaya inanamayacak mıyız? Bilim adamlarının yürüttüğü çalışmalar hiç durmadan devam ediyor Atomları arasındaki bağlar ve bu bağlarda yapılacak değişiklerle ne gibi farklı sonuçlar elde edebileceği araştırılıyor Araştırmalar sonucunda küçük de olsa sevindirici gelişmeler var ve bu sayede daha büyük adımlar atılabilecek Bu değişikliklerin ne zaman gerçekleşeceği bilinmese de hedef ortada Dünya genelindeki bu çalışmalara bizlerin seyirci kalmaması, aksine her alanda olduğu gibi nano teknoloji konusunda da belirli yatırımların yapılması şart
NanoteknoLoji iLe yapılan,Halen devam eden çalışmalar
Nano inşaatlar için Mini robotlar
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 minirobotlar yardımı ile bir hücrenin sabitlenerek, robot'un üzerindeki şırınga çip'inden bir sıvının hücreye aktarılmasıAvrupa 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
IBM'den Nanoteknoloji tabanlı tümleşik devre
Science dergisinin 24 Mart 2006 sayısında yer alan An Integrated Logic Circuit Assembled on a Single Carbon Nanotubemakalesine 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 (transresistor, 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
http:img124**************img1244457ibm2150x8ws
http:img124**************img1249030molmecsmall6dh
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(risefall time) zamanlamaları ölçmektir herhalde
Bu deney ve sonuçları neden önemli? Bu deney silikon transistörlerden gene silikon tabakalar üzerine fakat karbon nanotüplerle seri, bütünleşik devreler yapıp çalıştırılabildiğinin bir ispatı Bunun sonucu olarak ilerde, şöyle bir çip üretim sistemi devreye girebilir
1) Silikon tabaka alınır ve üzerine karbon nanotüplerin dizilmesi gereken çizgiler oluşturulur
2) Burada belirtilen yerlerde tek duvarlı ve istenilen elektronik özellikli karbon nanotüpler büyütülür
3) Bu karbon nanotüplerin üzerine devre bağlantıları yerleştirilir
Bu sayede hem devre boyutunun küçülmesinden dolayı yaşanan sorunlar bir nebze aşılmış olurken, biraz değerini kaybetmişte olsa Moore yasasına sadık kalınabilmiş olunacak gibi
Daha fazla bilgi için IBM Nanoscience Grubu :
Linkleri sadece kayıtlı üyelerimiz görebilirForumTR üyesi olmak için tıklayınız