Mikrondan Nanoya Eşyanın Tabiatı
“Görünmez uçaklardan kanserli hücrelerin tespitine varana kadar koca dünyaların, bir nanometrelik alana sığdığı bir teknoloji. Maddenin her geçen gün yepyeni hallerinin, tepkilerinin ve özelliklerinin keşfedildiği, tabiri caizse maddenin yeniden keşfedildiği bir alan”
Nanoteknolojinin; elektronik devre teknolojilerinden sensörlere, savunma sanayiinden ilaç üretimine, otomotivden boya sanayiine kadar birçok yaygın uygulaması var. Radara yakalanmayan uçakları, radara yakalanmayan gemileri veya radarda çok küçük görünen savunma sanayi ürünlerini artık haberlerde görebiliyoruz.
Pratik kullanım manasıyla nanoteknoloji, bir nanometre ile yaklaşık yüz nanometre arasındaki malzemelerden cihaz yapmak, ilaç üretmek, elektronik devre teknolojileri ve sensörler geliştirmek ve kimyasal malzemeler üretmek gibi konuları kapsıyor. Peki diyelim ki elimizde bir santimetreküp demir var. Bu bir santimetreküp demiri, biz bir nanometreküp boyutlarında demir parçaları haline getirirsek malzemede ne oluyor? Yani bir santimetreküplük demirin özellikleriyle bir nanometreküplük demirin özellikleri aynı değil mi? Hayır, aynı değil…
Mesela altını, nano parçacıklar haline getirebildiğimiz zaman tamamen yeni erime sıcaklığına sahip oluyor. Malzemenin mekanik özellikleri değişiyor.
Mesela kömür ve grafen, karbon atomları içerir. Ancak birkaç atomik tabakadan oluşan grafenin, elektrik ve mekanik özellikleri, kömürden çok daha farklıdır. Malzemenin optik özellikleri de nano boyutta tamamen değişmektedir. Mesela altın bir nanometre, elli nanometre veya yüz nanometre olduğunda farklı renklere sahiptir. Yani boyut değiştikçe malzemenin yaydığı ışık ve rengi değişiyor. Tabi ki nano boyutta malzemenin elektriksel özellikleri de değişiyor. Bunlar gerçek cihaz uygulamaları için çok önemlidir. Aynı zamanda, malzemenin manyetik özellikleri de değişiyor. Manyetizmayı nereden biliyoruz? Çok yaygın olarak kullanılan sabit disklerden biliyoruz. Bir terabaytlık veya beş yüz gigabaytlık dâhili veya hârici sabit diskler tamamen manyetizmaya dayalıdır. Bu sabit disklerdeki okuyucu kafalar ve bilginin depolandığı disklerin hepsi manyetik malzemedir. Nano boyutta hazırlanan hatta nanometrenin de altında angström boyutunda hazırlanan ince filmlerden oluşmaktadır. Yani netice olarak nano boyutta malzeme tamamen farklı, yepyeni özellikler gösteriyor. Malzemeleri nano boyutta hazırlayarak, bu özellikleri kontrol edebiliyoruz ve normalde bildiğimiz özelliklerden çok farklı özelliklere sahip yeni cihazlar geliştirebiliyoruz.
Kansere Yeni Bir Tedavi
Diğer bir uygulama da manyetik nano parçacıkların, kanserli hücrelerin görüntülenmesinde kullanılmasıdır. Manyetik nano parçacıklar, kanserli hastanın vücuduna gönderildikten sonra, dışarıda manyetik alanla yönlendirilebiliyor. Aynı zamanda vücuda gönderilmeden önce bu parçacıklar, kanserli hücrelerin sevdiği proteinlerle kaplanabiliyor. Manyetik nano parçacıklar, vücutta kanserli bölgeye ilerliyor ve kanserli hücreler onları yiyip hücrenin içerisine alıyor. Böylece kanserli bölge daha iyi görüntülenebilmektedir. Ayrıca, kanserli hastayı tedavi ederken yalnızca kanserli hücrelerin öldürülmesi, kanserli olmayan sağlıklı hücreleri öldürmemek için seçici bir yöntem kullanılması da manyetik nano parçacıklarla yapılması planlanan ve çok yoğun çalışılan bir alandır.
Kişinin Doktoru Giyilebilir Teknoloji
Son zamanlarda nanoteknolojideki, mikro teknolojilerdeki en önemli konulardan bir tanesi de şekillendirilebilir elektronik cihazlardır. Şekillendirilebilir derken elektronik cihazın esnek, gerilebilir, giyilebilir ve bükülebilir olmasını kastediyoruz. Yine bu şekillendirilebilir elektronik cihazlar için en önemli özelliklerden birisi de doku ve deri uyumlu olmasıdır. Artık bir dövme şeklinde insanların kimlik bilgilerinin bileklerine yazılabildiği, parmak uçlarına yazılabildiği veya elbiseler üzerine elektronik sistemlerin yerleştirilebildiği birçok uygulama var. Mesela bir asker düşünün, sahada çalışıyor ve yaralandı. Onun kan basıncını, vücut sıcaklığını, eğer zehirlendiyse hangi zehirle zehirlendiğini, genel sağlık durumunu ve konumunu merkeze bildirecek elektronik bir devrenin vücuduna veya elbisesine yerleştirildiğini düşünebilirsiniz. Saç telinden daha ince sensör bacakları olduğunu biliyoruz. Bu sensör, ne iş yapıyor? Bu sensör çok küçük manyetik alanları ölçebiliyor. Aynı zamanda sıcaklığı, gerilmeyi ve çekmeyi ölçebiliyor. İç bükey veya dış bükey yaptığınızda sensör hâlâ çalışmaya devam ediyor ve ne kadar büktüğünüzü ölçebiliyor. Bu tür sensörler, robotlara ve protezlere insansı dokunma duyusu kazandırma çalışmalarında kullanılıyor. Robotlar ve protezler, mekanik hareketleri yapabiliyor, ancak insanlardaki gibi dokunma duyuları yok. Biz elimizle herhangi bir cisme dokunduğumuzda onun sıcak mı soğuk mu olduğunu, yumuşak mı sert mi olduğunu, gözümüz kapalı bile olsa algılayabiliyoruz. Ancak robotlarda ve protezlerde bu hassasiyet yok. İşte bu gibi
sensörlerle robotlara ve protezlere, dokunma duyusu kazandırılabiliyor.
“Nanoteknolojinin, mevcut yapay zekâ yeteneklerini de önemli ölçüde artırması beklenmektedir. Hatta gelecekte yapay zekâya sahip bilgisayarların, insanların düşünme yeteneğini aşan kabiliyetlere sahip olabileceği öngörülüyor.”
Hayati Bir Teknoloji
Savunma sanayi, entegre devre ve çip teknolojileri, güneş enerjisi sistemleri, pil teknolojileri, tıbbi cihaz/ilaç/aşı üretimi ve kaliteli tohum üretimi gibi birçok alanda nano ve mikro teknolojiler kullanılmaktadır. Dolayısıyla bu teknolojiler daha şimdiden hayatımızın her alanını etkiliyor. Bilim ve teknolojiye değer veren, yatırım yapan ve insan yetiştiren ülkeler gelişiyorlar. Bilim ve teknolojiye değer vermeyen ülkeler de maalesef başkalarını takip etmek ve başkalarının dediklerini dinlemek zorunda kalıyorlar. Tabi ki her şeyde olduğu gibi bilim ve teknolojiyi kötü niyetli kullanmak isteyenler de olacaktır. Bu tür girişimler karşısında da çaresiz duruma düşmemek için bilim ve teknolojide güçlü olmak gerekmektedir.
NANO BOYUTA YOLCULUK
Metre:
Bir insan boyu ortalama olarak 1.7 metredir.
Milimetre:
Böcek gibi küçük canlıların ise boyu birkaç milimetredir. Arıyı, sineği, akrebi ve daha küçük başka böcekleri düşünün. Bu canlıları gözle görebiliyoruz. Bir de gözle göremediğimiz çok daha küçük boyuta geçelim.
Mikron:
Mesela saç telinden yaklaşık yüz kat daha küçük cisim ve canlıları düşünün. Yaklaşık bir mikrondan bahsediyoruz. Bir mikron, bir metreden bir milyon kat daha küçüktür. Bu kadar küçük olan mikrop gibi küçük canlıları ve cisimleri gözümüzle göremeyiz. Onun için ışık mikroskobu gerekir. Işık mikroskobu, bir mikrona kadar büyütme sağlayabilir.
Nanometre:
Bir mikronun da altına indiğimizde artık nanometre seviyesine geliyoruz. Nanometre, bir metreden bir milyar kat daha küçüktür. Bu kadar küçük malzemeleri, cisimleri görebilmek için de elektron mikroskoplarına ihtiyacımız vardır.
Ångström:
Bir nanometrenin altına inerseniz o zaman da bir angströmden bahsediyoruz. Bir angström, bir metreden on milyar kat daha küçüktür. Birçok atomun çapı, birkaç angström mertebesindedir. Atomu mükemmel yuvarlak bir küre şeklinde farz ederseniz, çapı birkaç angström civarındadır. Atomun sahip olduğu elektron sayısına, proton ve nötron sayısına bağlı olarak değişir.
Radar Savar NANO
Son yıllarda yapılan askeri gemilerin yüzeyleri hep açılıdır. Neden? Çünkü düşman radarları tarafından az görülsün diye. Düşman radarlarının gönderdiği sinyalleri sağa sola saçsın, yaysın ve radar izi çok küçük olsun diye açılı yapılır. Ama aynı zamanda geminin yüzeyi, diğer bazı askerî araçların yüzeyi gibi, çok küçük manyetik nano parçacıklarla kaplanır. Bu manyetik nano parçacıkların, radarı soğurma özelliği vardır. Geminin yüzeyi bu nano parçacıklarla kaplandığı zaman radarın gönderdiği sinyaller soğuruluyor ve geri gönderilmiyor. Bu da tamamen yüzde yüz görünmezlik sağlamasa bile görünürlüğünü azaltıyor, küçültüyor. Bir savaş uçağının, küçücük bir insansız hava aracı gibi, metrelerce uzunluktaki bir firkateyn veya korvetin iki metrelik bir tekne gibi radarda görünmesini sağlıyor ve düşman radarlarını aldatıyor.
Nano Zeka
Nanoteknolojiyle üretilen çok küçük malzemelerin, ilaçların ve çiplerin, insanlar üzerinde kullanılması da önemli bir araştırma ve tartışma konusudur. Birkaç atom veya molekülden oluşan ilaçlar veya nano robotlar, insan dokuları ve hücreleriyle etkileşebilecek kabiliyete sahip olabilirler. Bu tür araştırmaların, hastalıkların tedavi edilmesi ve vücuttaki hasarın kalıcı olarak onarılabilmesi gibi faydaları olabilir. Bununla birlikte, nanoteknolojiyle üretilmiş malzemeler, merkezi sinir sistemini etkileyerek, insan yeteneğinde “doğal olmayan” geliştirmeler yapmak için de kullanılabilir. Aşırı zekâ ve hafıza kapasitesi, önemli ölçüde yüksek farkındalık duygusu, şaşırtıcı fiziki yetenekler, güç ve güzellik kazandırma “doğal olmayan” geliştirmelere örnek verilebilir. Belki günümüzde bilim-kurgu olarak değerlendirilebilecek, uzaktan insanları yönlendirme ve geniş kitlelere zarar verme gibi kötü niyetli girişimleri de bu “doğal olmayan” geliştirmeler sınıfına dâhil edebiliriz.
Ancak insan vücudunda yapılacak bu tür denemelerin ve değişikliklerin birçok tıbbi,
Ahlaki ve hukuki sorunlarla yüzleşmemize sebep olacağı da çok açıktır. Yapay zekâya sahip çok küçük makineler, büyük miktardaki bilgiyi depolayabilir, çok hızlı bir şekilde işleyebilir ve birbirleriyle çok hızlı veri paylaşımı yapabilirler. 2021 yılı mayıs ayında IBM şirketinin duyurduğu 2 nanometre çip teknolojisi, bu gelişmelerin çok da uzak olmadığını bize göstermektedir. Bu gelişmeyle, tırnak büyüklüğündeki bir alana 50 milyar transistor sığdırılabilmektedir. Bu da bilgisayarlara ve elektronik cihazlara daha uzun pil ömrü ve daha hızlı veri işleme gibi birçok yeni kabiliyetler kazandırmaktadır. Dolayısıyla yapay zekâya sahip makinelerin çok daha hızlı işlem yapması gibi birçok gelişmeye ön ayak olmaktadır.
