Bölüm Moderatörü Hąγąt Gúz£Ldi®
Kayıt: 07.02.2007 Yaş: 21 Mesajlar: 5.246 Rep gücü: 22 |  Nanoteknoloji nedir?
 | |  | | | 
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.
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 eldivenleri ve gözlükleriyle kullanıcın örneğin yüzeyini görmesini ve hissetmesini sağlamaktadır. Böylelikle kullanıcı eliyle mikroskopik objeleri tutabilir, itebilir, hareket ettirebilir ve ve sonuçta çıkan kuvveti, etkileşimi hissedebilir.Böyle 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 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.  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 8.6 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 8.6 milyar dolar ödenek aktaracak. Bu rakamın şimdiye kadar sektörde akan en yüksek rakam olduğu belirtiliyor.Aralarında General Electric ve Intel gibi devlerin de bulunduğu 1500 şirket, nano teknoloji adına giderek artan oranlarda yatırım yapıyor.Yapılan araştırmalar, 2004 yılında hükümetlerin nano teknolojiye daha fazla para ayırdığını ve bunun bu anlamdaki son yıl olacağını gösteriyor. Bu yıl (2004) harcanacağı öngörülen 8.6 milyar doların yaklaşık 4.6 milyar doları hükümetlere bağlı kurumlar tarafından karşılanacak.ABD hükümeti 1.6 milyar dolar ile nano teknolojiye en çok kaynak ayıran devlet(beni hiç şaşırtmadı) Asya ülkelerinin tümünün toplam nano teknoloji bütçesi ise 1.6 milyar dolar.Avrupa ülkelerinin ise 1.3 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 2015 yılında toplam nano teknoloji pazarı 1 trilyon dolara ulaşacak.Hal böyle olunca üniversiteler, firmalar ve yatırımcılar teknoloji patentleri almak için büyük uğraş içindeler. Sadece 2003 yılında dünya genelinde 8 binin üzerinde nano teknoloji patenti alındı.En 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 şart.Nano 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 5-10 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 zorlaştırıyor.Nano gümüş olarak adlandırılan işlem bir aşı görevi üstleniyor. Nano gümüş kaplanan yüzeyler bakterilere geçit vermiyor.Asıl uygulama alanları, bakterisiz ve mikropsuz ortamların yaratılması gereken ortamlar.Özellikle 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 3-5 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 belirtiliyor.Gelişmelerin 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 alıyor.Qubit ‘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 2.4GHz 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 mini-robotlar yardımı ile bir hücrenin sabitlenerek, robot'un üzerindeki şırınga çip'inden bir sıvının hücreye aktarılması.Avrupa 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 Nanotube" makalesine 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 (trans-resistor, 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.   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(rise-fall 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.
| |  | |  | |
19-06-2007, 04:00
Normal
Benzer Konular 
