Türkiye'de Nanoteknoloji Uygulamaları[1]

Sayı 29 - Ekim 2012

Nanoteknoloji kavramı, etimolojik kökleri açısından, Yunanca “cüce” anlamına gelen “nano” ile “teknoloji” kavramının bileşiminden oluşmaktadır. Nano, fiziksel bir büyüklüğün bir milyarda birini ifade etmek için kullanılmaktadır. Nanometre, 1 metrenin milyarda biri ölçüsünde bir uzunluğu temsil etmekte ve yaklaşık olarak ardarda dizilmiş 5 ila 10 atom boyutlarındadır. Genel görüşe göre nanoteknoloji 100 nanometreden küçük boyutlarda maddelerin anlaşılması, kontrol edilmesi, atomik seviyede değiştirilip işlevsel hale getirilmesi olarak tanımlanabilir. Nanobilim ile ilgili yapılan en yaygın yorum, atom ve moleküler boyutta ölçüm, izleme ve üretim yapabilme ve bu boyutlarda yeni özellikleri işleyebilme olarak ifade edilmektedir.

Nano-ölçek seviyesinde malzemelerin özellikleri makroskopik ölçekten tamamen farklı olup nano-ölçeğe yaklaştıkça birçok özel ve yararlı olay ve yeni özellikler ortaya çıkmaktadır. Örneğin, iletim özellikleri (momentum, enerji ve kütle) artık sürekli olarak değil ancak kesikli olarak tarif edilmektedir. Benzer olarak, optik, elektronik, manyetik ve kimyasal davranışlar klasik değil kuantum olarak tanımlanmaktadır.  Artık maddeyi nanometre seviyesinde işleyerek ve ortaya çıkan değişik özellikleri kullanarak yeni teknolojik nano-ölçekte aygıtlar ve malzemeler yapmak mümkün olmuştur. Örneğin, tarama, tünelleme ve atomik kuvvet mikroskoplarını kullanarak yüzey üzerinde atomları iterek birbirlerinden ayırmak ve istenilen şekilde dizmek mümkündür. Bütün bu gelişmeler, 19. yüzyılda dünyayı yeniden şekillendiren sanayi devrimine eşdeğer bir bilimsel ve teknolojik devrim başlatmıştır. Bu şekilde atom ve moleküller ile oynayarak tek molekülden oluşan transistör ve elektronik aygıtlar gerçekleştirilmiştir ve dünyada birçok grubun aktif çalışmaları ile geliştirilmektedir. Bütün bu çalışmalar ve gelişmeler elektronik, kimya, fizik, malzeme bilimi, uzay ve hatta sağlık bilimlerini bir ortak ara-kesitte buluşturmuştur.

Dünyanın gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerinde nanoteknolojiye önemli yatırımlar yapılmaktadır. Avrupa Birliği’nin 6. Çerçeve Programı sayesinde, Türkiye’de kuramsal düzeyde kalmış olan nanoteknoloji araştırmaları yeni bir yapılanma ve ivme kazanmıştır. TÜBİTAK tarafından hazırlanan Vizyon 2023 Programı’na öncelikli alanlardan biri olarak nanoteknoloji alınmıştır. 2005 yılında Bilkent Üniversitesi’nde düzenlenen Nanoteknoloji Konferansı’na geniş bir katılım olmuştur ve nitelikli bilimsel bildiriler sunulmuştur. Devlet Planlama Teşkilatı tarafından, desteklenecek araştırma projelerinde nanoteknoloji ile ilgili projelere öncelik verileceği ifade edilmiştir.

Devlet Planlama Teşkilatı (DPT) Müsteşarlığı, Bilkent Üniversitesi’nden sunulan proje aracılığı ile ulusal nitelikte bir nanoteknoloji araştırma merkezi kurulması için 11 milyon TL destek sağlamıştır. Bu proje, 5 Ekim 2005 tarihinde başlamıştır.  Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi’nin araştırma alanları; sürtünmesiz yüzeyler, nanoteknoloji tabanlı tekstiller, nanosensörler, nanobioteknoloji, nanoaygıtlar, fiber lazerler, nano yapılar için yeni malzemeler, atomsal seviyede görüntüleme, nano ölçekte modelleme, tıbbi lazerler ve fiberler, nanoparçacıklar, hidrojen depolama, nanotüplerdir.

Türkiye’de Ulusaş Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (UNAM) dışında da nanoteknoloji konusunda araştırma yapan merkezler vardır. Bu merkezlerden bazıları:

– Anadolu Üniversitesi

– İleri Teknolojiler Araştırma Birimi

– Orta Doğu Teknik Üniversitesi

– Nanoteknoloji ve Nanobiyoteknoloji Araştırma Merkezi

– Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

– Nanoteknoloji Merkezi

Nanobilim ve nanoteknoloji alanında çalışan üniversite ve kuruluşlar arasında; Bilkent, ODTÜ, İTÜ, Koç, Sabancı, Ege Üniversiteleri, TÜBİTAK, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü yer almaktadırlar. Kamu kuruluşlarından Roketsan, TAI çalışma yürütmektedirler. Bazı özel sektör kuruluşlarının da nanoteknoloji ile ilgilendiği bilinmektedir. Ancak çalışmalar ile araştırma geliştirme faaliyetlerine yapılan yatırımlar dünyanın çok gerisinde seyretmektedir.

Önümüzdeki birkaç on yıl içerisinde nanoteknoloji sayesinde süperkompüterlere mikroskop altında bakılabilecek, insan vücudunun içinde hastalıklı dokuyu bulup iyileştiren, ameliyat yapan nanorobotlar bulunabilecek, insan beyninin kapasitesi ek nanohafızalarla güçlendirilebilecek, kirliliği önleyen nanoparçacıklar sayesinde fabrikalar çevreyi çok daha az kirletecektir. Ulusal güvenliği ilgilendiren konularda nanomalzeme bilimi, yeni savunma sistemlerinin geliştirilmesinde, haber alma / gizlilik konularına yönelik çok küçük boyutlarda aygıtların yapılmasında kullanılacaktır. Birim ağırlık başına şu andakinden 50 kat daha hafif ve çok daha dayanıklı malzemeler üretilebilecek ve bunların sonucu olarak insanın günlük yaşamında kullandığı tekstil ürünleri gibi ürünler değişebileceği gibi, uzay araştırmalarında ve havacılıkta yeni roket ve uçak tasarımlarının ortaya çıkması mümkün olabilecektir.

Nanobilim ve nanoteknolojinin odak noktaları, düşük boyutlarda baskın hale geçen boyut, sınır ve kuantum etkileri gibi temel fizik araştırması içeren konuların yanında, atomik boyutlarda görüntülemede deneysel yöntemlerin geliştirilmesi, Angstrom altı (10-10 metreden küçük) boyutlarda ölçüm yapabilme teknikleri, düşük boyutlarda eş tip malzeme üretebilme, malzeme yapısını atomik boyutlarda kontrol edebilme, kızılaltı ve morötesi radyasyonlara tepkisi kontrol edilebilir malzeme ve özel amaca yönelik aygıt geliştirme yöntemleridir. Nanobilim ve nanoteknoloji çok çeşitli alanlarda hızla yaşamımıza girmektedir. Bu etki bilişim ve haberleşmeden başlamakta, savunma sanayi, uzay ve uçak teknolojileri ve hatta moleküler biyoloji ve gen mühendisliğine kadar uzanmaktadır.

Nanoteknolojiden gelecek 10-15 yıl içinde büyük ve sürpriz çıktılar ve yeni pazarlar beklenmektedir. Avrupa’da, ABD’de ve Japonya’da yüzlerce nanoteknoloji araştırma merkezi, üniversitelerde bölümler kurulmuştur. Nanoteknoloji ile, gelişmiş ülkelerle gelişmemiş ülkeler arasındaki ara kapanamayacak kadar ve katlanarak artacak; nanoteknolojiye sahip olan ülkelerin refah seviyesi, ulusal savunması ve ekonomisi daha güçlü bir konuma gelecektir. Bu bağlamda zamanında endüstriyel ve mikroelektronik-enformatik devrimlerini yakalayamayan ülkemizde, ekonomik ve bilimsel gelişme ve refah için nanoteknoloji yakalanabilecek en son fırsat olmaktadır. Bu fırsatın yakalanabilmesi ancak ulusal boyutta uzman kadronun güçlendirilmesi, eğitim ve nesilden nesile aktarılacak teknoloji birikiminin önünün açılması ile mümkün olacaktır. Bu yolların açılması ile ülkemiz kritik olan bu uygarlık ve refah düzeyine çok daha aktif olarak katkı sağlayabilecektir.