Blog / Günümüzde Nanoteknoloji ve Uygulama Alanları
Günümüzde Nanoteknoloji ve Uygulama Alanları
Prof. Dr. Ekmel ÖZBAY - Yrd. Doç. Dr. Bayram BÜTÜN Günümüzde Nanoteknoloji ve Uygulama Alanları
Nanoteknoloji
Yazımıza temel kavramları tanımlayarak başlamak yerinde olur. “Nano-”, yunanca “cüce” kelimesinden gelen bir ön ektir. 1 nanometre 1 metrenin milyarda biri uzunluktur (birim nm). Ölçü olarak, bir kağıdın ya da insan saç telinin yaklaşık 100.000 nm olduğunu ve 3 atomun yanyana dizilmesinin 1 nm olduğunu söyleyebiliriz. Cisimlerin ve malzeme özelliklerinin boyut olarak küçülmesi ile beklenen değişimlere ek olarak nano-boyutta makro boyutlarda gözlemlenmeyen yeni özellikler ve işlevler de ortaya çıkmaktadır ve nanoteknolojiyi özel kılan da bu özelliklerdir. Örneğin, yüzey alanı/hacim oranının çok büyük ölçekte artmasıyla, kütleden kaynaklanan sınırlar kalkmakta, malzemelerin yüzey özellikleri öne çıkmakta ve hem fiziksel hem kimyasal bakımdan yeni malzemeler keşfedilmektedir. Atomik boyutlara yaklaşıldığı için, kuantum etkileri gözlemlenmekte, lazer ve LED’lerden yüksek hızlı bilgisayar çipi ve iletişim sistemlerinde kullanılan çok yüksek güçlü ve yüksek frekanslı transistörlerin gelişimine kadar birçok alanda çığır açılmıştır.
Teknolojideki ilerlemelere paralel olarak, nano boyutlarda yapılan akıllı ve yeni tasarımlarla, üretim teknolojileri ile bilim ve mühendisliğin beraber kullanıldığı bir teknoloji doğmuş bulunmaktadır. İnsanlığın günümüzdeki teknoloji seviyesine ulaşmasındaki devrimsel gelişmelere baktığımızda, en son gerçekleşen bilgisayar ve enformasyon teknolojisi devriminin bir sonraki aşamasında nanoteknolojinin olduğunu görmekteyiz. Günümüzde, teknolojinin topluma tanıtılması aşaması yaşanmaktadır. Patentlere ve kullanılmakta olan nanoteknoloji tabanlı ürünlere baktığımızda hızlı gelişim aşamasına geçilmekte olduğu görülmektedir. Bu kapsamda, son yıllarda dünyada ve Türkiye’de kurulan nanoteknoloji araştırma merkezlerinin yoğunluğu da dikkat çekici ve sevindiricidir.
Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (NANOTAM) Bilkent Üniversitesi yerleşkesinde
2003 yılında inşa edilen Nanoteknoloji Araştırma Merkezi, “Ar-Ge binası” ve “Uygulama ve Üretim Binası” olarak iki binadan ve yaklaşık olarak 5000 m2’lik bir alanda laboratuvarlar, ofisler ve toplantı odalarından oluşan bir teknoloji merkezidir. Ar-Ge ve ürün geliştirme, üzerinde çalışılan projeler sayesinde iç içe geçmiş bulunduğundan, teknolojiyiüretme ve prototip seviyesine kadar kullanıma hazır ürün geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Merkezin bünyesinde yüksek lisans ve doktora öğrencileri, çoğunluğu oluşturan tam zamanlı proje mühendisleri ve doktorali araştirma görevlileri bulunmaktadır.
Dünya ölçeğinde akademik başarı kriterlerinden Bilimsel Atıf İndeksi’nde bulunan dergilerde 300’e yakın bilimsel makale ve 7 bin 500’ü aşkın atıf sayısına ulaşılmış durumdadır. Çalışılan konularda dünyada
birçok “ilk” ve “en iyi” performansa sahip çalışmalar yapılmıştır.Türkiye’nin değişik yerlerinde 16
üniversite ile ortak akademik çalışmalar yürütülmektedir. Türkiye’de 8 adet sanayi kurumuyla işbirliği yapılmaktadır.
Kalkınma Bakanlığı, TÜBİTAK, Milli Savunma Bakanlığı ve Savunma Sanayi Müsteşarlığı kaynaklı birçok ulusal proje tamamlanmış veya halen devam etmektedir. Bu projelerin bir kısmında oluşturulan ürünler, aktif olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, NATO ve Avrupa Birliği kaynaklı birçok proje geliştirilmiştir. Özellikle AB 5., 6. ve 7. Çerçeve Programları kapsamında 10’dan fazla proje geçmişi bulunmaktadır.
Bunun yanında, 8. Çerçeve Programı dahilinde projelerin geliştirilmesi planlanmaktadır. Bu projeler sayesinde, Türkiye’ye çok büyük bir teknoloji ve bilim altyapısının kazandırıldığını söylemek doğru olur. Merkezde 15 yıla yakın tecrübe sonucu geliştirilen projelere bakıldığında, kızılötesinden morötesine kadar çok geniş bir spektrumu kapsayan optik ve fotonik aygıtlar ile radyo frekanslarında ve mikrodalga frekanslarda çalışan elektronik devreler, kimyasal ve biyolojik sensörler bulunmaktadır. Özellikle uydu iletişiminde kullanılacak, malzeme üretimi gibi ilk aşamadan, tasarım, üretim ve geliştirme ara aşamalarına ve paketleme ve test gibi son aşamaya kadar tamamen yerli imkanlarla ve dünya standartlarında yüksek frekans entegre devrelerin geliştirilmesinden bahsetmek gerekir. “Galyum Nitrat” diye adlandırılan yarı iletken bileşiğin, uzay ortamına, yüksek radyasyona, çok yüksek ve düşük sıcaklıklarda hızlı çalışabilmesi gibi özelliklerinin kullanıldığı entegre devreler stratejik olarak hem askeri hem sivil iletişim uygulamalarında büyük öneme sahiptir. Nanoteknoloji Araştırma Merkezi’nde, bu teknoloji geliştirilmiş ve ülkemize kazandırılmıştır.
Silisyum bilindiği gibi günümüzde, bütün bilgisayar ve akıllı cep telefonlarında kullanılan mikroişlemcilerin yapıldığı hammaddedir. Teknolojideki ilerlemelere paralel olarak, enerji sarfiyatını azaltıp daha hızlı çalışma frekanslarına ulaşmak için transistor boyutlarında küçültmeler ile malzemenin izin verdiği nanometre boyutlarına inilmiştir. Artık bu malzemenin yetmediği performanslar için yeni malzeme arayışlarına girilmiştir. Karbon atomlarından oluşan bal peteği yapısına benzer kristal yapıya sahip tek atom kalınlığında bir örgüye sahip “Grafen”, yakın geleceğin harika malzemesi olarak tüm dünyada üzerinde yoğun olarak çalışılan bir konudur.Merkezde, silisyum tabanlı transistor performanslarını aşacak aygıtlar geliştirilmesi çalışmaları yapılmaktadır.
