Kanser hücreleriyle savaşan görünmez parçacıklar, daha az enerji tüketen daha hızlı mikroişlemciler, 10 kat daha uzun ömürlü piller veya iki kat daha fazla enerji üreten güneş panelleri… Bunlar, nanoteknoloji uygulama alanlarından sadece birkaçı. Nanoteknoloji ve onun mikroskobik evreni, çağdaş bilim ve endüstri için devasa olanaklar sunuyor. 60’larla 80’ler arasında gelişen nano teknoloji alanı, son yirmi yılda hızla gelişti ve önümüzdeki beş yıl içinde değeri 125.000 milyon doları aşacak. Peki, nanoteknoloji nedir, nerelerde kullanılıyor? Dünyada nanoteknoloji çalışmalarında önde gelen ülkeler hangileri? Nanoteknoloji hakkında tüm merak edilenler burada.
Nanobilim ve Nanoteknoloji nedir 💡
Nanobilim ve nanoteknolojinin arkasındaki düşünce ve kavramlar ilk olarak 1959’da fizikçi Richard Feyman tarafından ortaya atılıyor. Nanoteknolojinin babası da diyebiliriz. Feyman, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde yaptığı konuşmada bilim insanlarının tek tek atomları ve molekülleri manipüle edip kontrol edebilecekleri bir işlemi anlatıyor. 10 yıldan uzun bir süre sonra da Profesör Norio Taniguchi, son derece hatasız işleme araştırmalarında nanoteknoloji terimini ortaya atıyor. 1981’de atomları tek tek görebilen taramalı tünelleme mikroskobunun geliştirilmesiyle birlikte modern nanoteknoloji başlıyor.
Yeri gelmişken, atom, molekül, moleküler biyoloji nedir? kısaca bahsedelim:
- Atom nedir? Atom, elektron bulutu ile çevrili proton ve nötron çekirdeğinden oluşan bir parçacıktır. Atom, kimyasal elementlerin temel parçacığıdır ve kimyasal elementler, atomlarında bulunan proton sayısı ile birbirinden ayrılır.
- Molekül nedir? Molekül, kimyasal bağlar olarak bilinen çekici kuvvetlerle bir arada tutulan iki veya daha fazla atomdan oluşan bir gruptur.
- Moleküler biyoloji nedir? Moleküler biyoloji, biyomoleküler sentez, modifikasyon, mekanizmalar ve etkileşimler dahil olmak üzere hücrelerdeki ve hücreler arasındaki biyolojik aktivitenin moleküler temelini anlamaya çalışan bir biyoloji dalıdır. Biyolojik makromoleküllerin kimyasal ve fiziksel yapılarının incelenmesi moleküler biyoloji olarak bilinir.
Nanoteknolojinin ne kadar küçük olduğunu hayal etmek zor. Bir nanometre, metrenin milyarda biri veya metrenin 10’da 9’u. Örneğin; bir gazete yaprağı yaklaşık 100.000 nanometre kalınlığında. Nanobilim ve nano teknoloji, atom ve molekülleri görme ve kontrol etme gücüne sahiptir. Yediğimiz yiyecekler, giydiğimiz giysiler, içinde yaşadığımız ev, bedenimiz dahil Dünya üzerindeki her şey atomlardan oluşur. Ancak, atom kadar küçük bir şeyi çıplak gözle görmek mümkün değildir. Nano ölçekteki şeylerin görülmesini sağlayan mikroskopların icadı 1980’lere dayanır. Bilim insanlarının taramalı tünelleme mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu gibi doğru araçlarla sahip olmalarıyla nanoteknoloji çağı doğuyor.
Nanotıp nedir? Nanotıp, nanoteknolojinin tıbbi uygulaması. Nanotıp, nanomalzemelerin ve biyolojik cihazların tıbbi uygulamalarından nanoelektronik biyosensörlere ve hatta biyolojik makineler gibi moleküler nanoteknolojinin gelecekteki olası uygulamalarına kadar uzanır.
Nanoteknoloji mühendisliği nedir? Nanomühendislik, malzemelerin çok küçük ölçekte incelenmesi, geliştirilmesi ve iyileştirilmesine odaklanan mühendislik alanı. Makine mühendisliğinin fizik ilkelerini uygulamasına benzer şekilde, nanobilimin pratik uygulaması olarak düşünülebilir. Bir nanoteknoloji mühendisi, sağlık, bilim, teknoloji ve çevrenin yüzünü moleküler düzeyde değiştirebilecek yeni şeyler öğrenmeye çalışır. Kirletici maddeleri test ederler, yiyeceklerimizi ve ilaçlarımızı zenginleştirmek için tozlar yaparlar ve DNA'nın en küçük parçalarını incelerler. Vücuttaki hücreleri, proteinleri ve diğer kimyasalları bile değiştirebilirler.
Nanoteknoloji örnekleri 🧐
1. Güneş kremi ☀️
Laboratuvarda oluşturulan ve ultra ince parçacıklar halinde öğütülen çinko oksit ve titanyum dioksit, UV ışığını yüksek oranda emdikleri için günlük güneşten korunma ürünlerine eklenen sentetik bileşenlerdir. İnorganik nanopartiküller ayrıca görünür ışığı etkili bir şekilde emer ve dağıtır, cilde uygulandığında hafif hissettirmelerini ve şeffaf görünmelerini sağlar.
2. Giyim 👕
Yağmur taneciklerinin rüzgarlığınızdan akıp gitmesi, odanızın bir köşesindeki kirlilerinizin koku yaymaması, nanofiberlere veya giysiye uyarlanmış nano teknoloji sayesindedir. Kumaşa dokunan veya yüzeyine püskürtülen silika nanopartiküller, şemsiye altında ve su geçirmez giysiler içinde bizi kuru tutar.
Genellikle tişörtlerde ve çoraplarda kullanılan gümüş nanoparçacıklar, antimikrobiyal özelliklere sahiptir, kokulu bakterileri öldürür ve daha az sıklıkta yıkama gerektirir. Karışıma bakır eklenmesi, ısıyla temas ettiğinde veya güneş ışığına maruz kaldığında yiyecekleri ve kiri parçalayan koruyucu bir tabaka oluşturur. Bakır-silika nanopartiküller, kokuya neden olan molekülleri aktif olarak hedefleyerek, ardından değiştirerek kimyasal olarak kokuyu giderir. Bir çalışmada, titanyum dioksitin pamuklu kumaşlarda kırışma direncini arttırdığı ortaya çıkmıştır.
3. Mobilya 🛋️
Bir evi döşeyen kaplamalar, cilalar, döşemeler, kompozit ve plastik malzemeler bazen nanoteknolojik bir dokunuşa sahiptir. Ahşaba uygulandığında nano-gümüş, bakır ve çinkonun doğal olarak biyositler üreterek mobilyaları zararlılardan ve mantarlardan koruduğu biliniyor.
Nanomalzemelerin kullanımı, bakım ve onarım maliyetlerini düşürürken mobilya ürünlerinin dayanıklılığını da artırıyor. Güvenlik açısından, döşemeli mobilyalardaki poliüretan köpüklere küçük bir parça karbon nanolif eklenmesi, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacıların bulduğu geleneksel yangın geciktiricilere kıyasla tutuşmayı yaklaşık yüzde 35 oranında azaltabiliyor.
4. Araba boyası 🚘
5. Spor ekipmanları 🎾
Nanomalzemeler, üniformalarda ağırlığı, sürtünmeyi veya aşınma direncini azaltırken ekipmanın gücünü, sertliğini ve dayanıklılığını artırabiliyor. Bu nedenle golf sopaları ve yarış bisikletleri daha hafiftir. Yüzücülerin ve patencilerin daha hızlı kaymasının nedeni de budur. Online nanoteknoloji yayını AZoNano'ya göre, spor ürünlerinde kullanılan en yaygın nanomalzeme olan karbon nanotüpler, çelikten 6 kat daha hafif, 100 kat daha güçlü ve elmas kadar sert.
Teniste, bu karbon nanotüpler raket çerçevelerini güçlendirmek için koyulur. Bu da oyunculara daha fazla kontrol ve güç sağlar. Tenis toplarının içindeki nanokil astarlar, şişen gazları tutan ve sızıntıları önleyen bir bariyer görevi görerek zıplamayı optimal hale getirir ve daha uzun oyun oynama imkanı verir.
6. İlaç 💊
Target Specification, belirli hücreleri ve dokuları aramak için nanopartiküllerin lipozomlar (esas olarak belirli bir amaç için tasarlanmış kaplı su damlacıkları) olarak bilinen ilaçlara veya yapay veziküllere eklendiği bir tekniktir. GlobalData'ya göre bu, ilacın hastalıklı veya kanserli "ilgili hücreleri" doğrudan tedavi etmesine, sağlıklı hücrelerden de kaçınmasına olanak tanıyor.
7. Yiyecek 🍽
Nano-demir, suyu arıtmak, organik kirleticileri parçalamak ve dekontaminasyon sırasında mikrobiyal patojenleri öldürmek için kullanılır. Mayonezin kabarık, kalıcı nemli dokusu, yağlı, yağ damlacıklarının suyu aşırı doldurduğu ve cepler oluşturduğu nano-emülsiyon ile mümkün olur. Geliştiriciler, yağ moleküllerine su enjekte ederek çeşninin yağ yüzdesini daha da azaltabileceklerine inanıyor. Nestle bu işlemi, donmuş reyon ürünlerinde eşit çözdürme deneyimi sağlamak için kullanıyor. Göze hitap etme açısından, yoğurt ve hindistan cevizi parçacıkları, olabildiğince canlı beyaz görünmek için titanyum dioksit kullanılır.
Tat, görünüm ve doku, nanoteknolojinin gıda sektöründeki tek uygulaması değil. Nanosensörler ve nano-gümüş gibi antimikrobiyal etkinleştiricilerle donatılan "akıllı" ambalajlar, raf ömrünü uzatmak, gıda güvenliğini artırmak, kontamine veya bozulmuş ürünleri belirtmek, ambalaj yırtıklarını onarmak ve hatta gıda ürünleri ambalajın içindeyken koruyucuları açığa çıkarmak için üretiliyor.
Teknoloji nedir? Teknolojinin faydaları
| Alan | Nanoteknoloji uygulaması |
|---|---|
| Tıp bilimi | İlaç teslimi, Görüntüleme araçları ve ekipmanları, Doku mühendisliği, Gen tedavisi, Yara tedavisi |
| Tekstil | Anti-bakteriyel, leke tutmaz, kırışmaz, tüylenmeyen tekstil ürünleri |
| Malzeme bilimi | Hafif zırhlar, görünmeyen materyaller, aşınmaya dayanıklı kaplamalar, korozyon önleyici boyalar, maskeler |
| Cihazlar | Glikoz sensörleri, lityum iyon piller, güneş panelleri, yüksek verimli sensörler, ince filmler |
| Spor | Hafif raket, hokey sopası, bisiklet vb. |
| Çevre koruma | Su ve hava arıtma membranları, zararlı kimyasallar, denize yayılan petrolün tespit edilmesi |
Dünyada nanoteknoloji: Nanoteknolojide en gelişmiş 5 ülke 🌎
1️⃣ Amerika
Amerika, teknolojinin diğer birçok alanında olduğu gibi, küresel sorumluluğu yönetiyor ve nanoteknoloji alanındaki gelecekteki gelişmelerin kilit itici gücü olacak.
2️⃣ Japonya
3️⃣ Güney Kore
4️⃣ İngiltere
İngiltere, nanomalzemeler, nanoelektronik ve nanotıp gibi alanlarda uzmanlık da dahil olmak üzere nanoteknolojide bir dizi önemli güce sahip. İngiltere, bu alanlarda bir dizi önde gelen şirkete ev sahipliği yapmakta ve endüstri, akademi ve diğer araştırma kurumlarıyla da güçlü işbirliği içerisinde.
5️⃣ Fransa
Bu rehber yazıda nanoteknoloji nedir, kullanım alanları nereler, örnekleri ile birlikte detaylıca anlattık. Ayrıca çokça merak edilen Dünyada nanoteknolojik çalışmalar yürüten ülkeleri listeledik.
(Güncellendi: )
Haberi DH'de Gör