Yusuf Ozer
Transcript of Yusuf Ozer
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
1/218
T.C.
KARA HARP OKULU
SAVUNMA BLMLERENSTTS
TEKNOLOJYNETMANA BLM DALI
NANOBLM VE NANOTEKNOLOJ: LKE GVENL/
ETKNLAISINDAN DORU MODELN BELRLENMES
YKSEK LSANS TEZ
Hazrlayan
Hv.sth.Yzb.Yusuf ZER
Tez Danman
Prof. Dr. Ziya Burhanettin GVEN
ANKARA - 2008
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
2/218
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
3/218
TEZ TANITIM FORMU
TEZN TARH:14.03.2008
TEZN TP:Yksek Lisans Tezi
TEZN BALII:Nanobilim ve Nanoteknoloji: lke Gvenlii / Etkinlii
Asndan Doru Modelin Belirlenmesi.
TEZN YAPILDII BRM:Kara Harp Okulu Savunma Bilimleri Enstits
Teknoloji Ynetimi Ana Bilim Dal.
SPONSOR KURULU:-
DAITIM LSTES: Kara Harp Okulu Savunma Bilimleri Enstits Tez
Hazrlama, Onay, Datm ve Muhafaza Esaslar Klavuzunda belirtilen
yerlere.
TEZN ZET: Bu aratrma, 21nci yzyla damgasn vuracak olan
nanobilim ve nanoteknoloji hakknda ayrntl bilgiler sunmak, gelimilkeler
tarafndan yaplan nanoteknoloji almalarn ve bu lkelerde oluturulan
aratrma yaplarn ortaya koymak, Trk Silahl Kuvvetleri (TSK) bata olmak
zere savunma alannda yer alan tm birimlerde nanoteknolojinin getireceiavantaj ve riskler hakknda farkndalk yaratmak ve lkemizde henz bireysel
seviyede srdrlen nanoteknoloji aratrmalarnn sektrel bazda
kmelemi bir ekilde srdrlmesi iin oluturulmas gereken ulusal
aratrma yapsna ynelik nerilerde bulunmak maksadyla yaplmtr.
ANAHTAR KELMELER:Nano, Nanobilim, Nanoteknoloji, Nanomhendislik,
Nanomalzeme, Nanoaygt, Nanoparack, Nanosensr, Kmelenme.
SAYFA SAYISI:197
GZLLK DERECES:Tasnif D
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
4/218
T.C.
KARA HARP OKULU
SAVUNMA BLMLERENSTTS
TEKNOLOJYNETMANA BLM DALI
NANOBLM VE NANOTEKNOLOJ: LKE GVENL/
ETKNLAISINDAN DORU MODELN BELRLENMES
YKSEK LSANS TEZ
Hazrlayan
Hv.sth.Yzb.Yusuf ZER
Tez Danman
Prof. Dr. Ziya Burhanettin GVEN
ANKARA - 2008
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
5/218
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
6/218
i
TEEKKR
Bu almamda engin tecrbeleri ile bana yol gsteren, ok youn
almalar arasnda zaman ayran, deerli yardm ve nerilerini esirgemeyen
tez danmanm ankaya niversitesi Rektr Prof.Dr.Ziya BurhanettinGVENe; Yksek Lisans Program sresince her trl konuda destek
salayan ve kendisinden gelecekte meslek hayatm ynlendirecek tecrbeler
kazandm Teknoloji Ynetimi Ana Bilim Dal Bakan Y.Mh.Alb. Bekir
KAZANDIRa; alma sresince desteklerini hi esirgemeyen Prof.Dr.
Ahmet AYHAN, Yrd.Do.Dr.Alb.Nejat BASIM, Hv.Y.Mh.Bnb.Refik ALTAY ve
Bn.Glcan DEMRCye; almada deerli fikirlerini benimle paylaan
E.Alb.Ali BARAN, Sn.Ali AKURGAL ve Sn.Dr. Erol ZENSOYa; bana Trk
Silahl Kuvvetlerinin gzide eitim kurumlarndan biri olan Kara Harp Okulu
Savunma Bilimleri Enstitsnde eitim frsatn tanyan Trk Hava Kuvvetleri
Komutanlna ve eitim aamasnda her trl destei salayan Hava
Kuvvetleri stihbarat Bakanlndaki tm sral komutanlarma ve alma
arkadalarma, ayrca Kara Harp Okulu Komutan Tmgeneral Tevfik
ZKILI bata olmak zere Savunma Bilimleri Enstits Mdr
Prof.Dr.Y.Mh.Alb. Taner ALTUNOK ve tm sral komutanlarma
teekkrlerimi sunmay bir bor bilirim.
Eitim sresince manevi destek ve sevgilerini hi eksik etmeyen ve
byk fedakarlklarda bulunan eim Esin ve biricik kzm Glin Birsuya
sonsuz sevgilerimi sunarm.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
7/218
ii
T.C.
KARA HARP OKULU
SAVUNMA BLMLERENSTTS
TEKNOLOJYNETMANA BLM DALI
ANKARA 2008
NANOBLM VE NANOTEKNOLOJ: LKE GVENL/
ETKNLAISINDAN DORU MODELN BELRLENMES
YKSEK LSANS TEZ
Hv.sth.Yzb.Yusuf ZER
ZET
Bu alma, 21nci yzyln devrimsel teknolojisi olarak grlen ve
gelecekte toplumlar zerinde olumlu veya olumsuz etkileri olaca dnlen
Nanobilim ve Nanoteknoloji (N&N) hakknda ayrntl bilgi salamak, TrkSilahl Kuvvetleri (TSK) bata olmak zere savunma alannda yer alan tm
birimlerde bu konuda farkndalk yaratmak ve ulusal apta bir yaplanma
modeli nermek maksadyla yaplmtr.
Dnyada zellikle savunma alannda ok nemli ve ok gizli
nanoteknoloji almalar yaplmaktadr. Bu almalar, ulusal bazda
oluturulan nanoteknoloji inisiyatifleri altnda, niversite/aratrma kurumlar-
devlet ve sanayinin yer ald sektrel kmelenmeler eklinde
srdrlmektedir. Ancak lkemizde henz ok yeni olan bu almalarn
bireysel dzeyde gerekletirildii grlmektedir. Bireysel dzeyde yaplan
almalarla, niversite/aratrma kurumlar-sanayi-devlet lemesini
kapsayan kmelenmiyapya sahip lkelere kar rekabet edebilmek olduka
zor olacaktr.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
8/218
iii
Bu gr nda tez almasnda; niversite/aratrma kurumlar,
sanayi ve TSK baznda yaplan grmeler neticesinde ortaya kan sonular
ve dnyadaki yaplanma modelleri analiz edilmi ve lkemizde
nanoteknolojinin gelimesi asndan uygun ve oluturulmasnn yararl
olaca deerlendirilen ulusal nanoteknoloji yaplanma modeli nerilmitir.
nerilen model de; ulusal bazda nanoteknoloji almalarn koordine
edecek bir Nanoteknoloji Koordinasyon Merkezi (NaKoMer), bu merkeze
danmanlk yapmak zere alannda uzman ve yksek gizlilik kleransna
sahip bilim adamlar ve sektr temsilcilerinin yer ald Uzman Danma
Kurulu ile niversite ve sanayi sektr bnyesinde oluturulan aratrma
merkezlerini kapsayan bir yapnn ilevi deerlendirilmitir.
Anahtar Kelimeler: Nano, Nanobilim, Nanoteknoloji, Nanomhendislik,
Nanomalzeme, Nanoaygt, Nanoparack, Nanosensr, Kmelenme,
Nanokmeler
Tez Yneticisi:Prof. Dr. Ziya Burhanettin GVEN
Sayfa Says:197
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
9/218
iv
T.C.
TURKISH MILITARY ACADEMY
DEFENSE SCIENCE INSTITUTE
DEPARTMENT OF TECHNOLOGY MANAGEMENT
ANKARA 2008
NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY: DETERMINATION
OF EFFECTIVE MODEL FROM THE PERSPECTIVE OF
EFFICIENCY / SECURITY OF HOMELAND
MASTER THESIS
Hv.sth.Yzb.Yusuf ZER
ABSTRACT
This paper aims at creating awareness for Turkish Armed Forces and
all agencies which take place in defence sector, proposing a nation wide
structuring model and providing detailed information regarding nano-scienceand nano-technology (N&N) which is seen as the technology of the 21st
century and will impress communities positive or negative.
There are top-secret nano-technology researches especially with
regard to the defence field, in the world. Such researches are run by groups
of sectors which universities/research foundations, state and industry take
part under nano-technology initiatives. It is observed in our country that such
researches are performed at an individual stage. However, individual stage
researches can barely compete with the countries which of those perform
such researches via groups that include universities/research foundations,
state and industry trio.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
10/218
v
A nationwide nano-technology structuring model which is considered
to be appropriate in order to develop nanotechnology in our country has
been, therefore, proposed as a result of the interviews made with
universities/research foundations, state, industry and Turkish Armed Forces
and analysis of the global structuring models.
It is evaluated that it will be appropriate to establish Nano-
Technology Coordination Center that will coordinate the nanotechnology
researches at a nationwide level, a Consultation Committee that will provide
consultancy and is composed of scientists who has the clearance of
experience and secrecy and research centers which are formed under
universities and industrial sectors.
Keywords: Nano, Nanoscience, Nanotechnology, Nanoengineering,
Nanomaterials, Nanodevices, Nanoparticules, Nanosensor, Nanoscale,
Clusters, Nanoclusters
Advisor:Prof. Dr. Ziya Burhanettin GVEN
Number of Pages: 197
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
11/218
vi
NDEKLER
Teekkr...................................................................................................... i
zet............................................................................................................ ii
Abstract ..................................................................................................... iv
indekiler .................................................................................................. vi
Tablolar Listesi ........................................................................................... x
ekiller Listesi ...........................................................................................xii
Ksaltmalar Listesi ....................................................................................xiv
Giri ............................................................................................................1
BRNCBLM
TEKNOLOJYE GENEL BAKI
1. GR......................................................................................................5
2. TEKNOLOJNN TANIMI .......................................................................6
3. KLASK TEKNOLOJLERDEN YKSEK TEKNOLOJLERE GE......8
4.GELECEN TEKNOLOJLERVE SAVUNMA TEKNOLOJLERNE
ETKLER ...................................................................................................9
KNCBLM
TEKNOLOJK DEVRM: NANO-BLM, NANO-MHENDSLK ve NANO-
TEKNOLOJNEDR ?
1. NANO-BLM, NANO-MHENDSLK VE NANO-TEKNOLOJNEDR?
.................................................................................................................14
2. NANOTEKNOLOJNN TARHSEL GELM ......................................20
3. NANOTEKNOLOJNN BLMSEL YAKLAIMLARI.............................23
a. Yukardan-Aaya ( Top-Down) Yaklam.......................................24
b. Aadan-Yukarya ( Bottom-Up) Yaklam ......................................25
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
12/218
vii
4. NANOTEKNOLOJDE KULLANILAN ARALAR .................................26
a. Elektron Mikroskoplar .......................................................................27
b.Tarama Ulu Mikroskoplar .................................................................29
NC BLM
NANOTEKNOLOJNN POTANSYEL ARATIRMA VE UYGULAMA
ALANLARI VE AVANTAJLARI
1.GR ....................................................................................................32
2. NANOTEKNOLOJNN POTANSYEL ARATIRMA VE UYGULAMA
ALANLARI................................................................................................34
a. Nanomalzemeler................................................................................34
b. Elektronik ve Biliim Teknolojileri.......................................................43
c. Salk ve la Sektr ........................................................................47
. Enerji ve evre Sektr .....................................................................52
d. Ulam Sektr ..................................................................................56
e. naat Sektr....................................................................................58
f. Gda ve Tarm Sektr........................................................................59
g. Tekstil Sektr...................................................................................61
. Havaclk ve Uzay Sektr.................................................................63
h. Savunma Sektr ..............................................................................64
. Geliimlerin Zamana Gre Muhtemel Sras.......................................67
DRDNC BLM
NANO-TEKNOLOJNN POTANSYEL RSKLER, SOSYAL ve EVRESEL
ETKLERVE STANDARTLAR
1. GR....................................................................................................71
2. NANOTEKNOLOJNN POTANSYEL RSKLER ................................71
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
13/218
viii
3. NANOTEKNOLOJNN SOSYAL ETKLERVE STANDARTLARI.......82
a. Nanoteknolojinin Sosyal Etkileri.........................................................82
b. Nanoteknoloji Standartlar..................................................................84
BENCBLM
DNYADA NANOTEKNOLOJYAPILANMALARI
1.GR ....................................................................................................88
2.DNYADA NANOTEKNOLOJYAPILANMALARI VE LKE RNEKLER
.................................................................................................................95
a. Amerika Birleik Devletleri ................................................................95
(1) Ulusal Nanoteknoloji nisiyatifi ..................................................... 95
(2) Savunma Bakanlnn Nanoteknoloji AR-GE Yaklamlar ...... 105
(3) Askeri Nanoteknoloji Enstits .................................................. 107
b.Japonya ............................................................................................109
c. Almanya...........................................................................................114
. in Halk Cumhuriyeti .......................................................................121
e. Gney Kore......................................................................................127
ALTINCI BLM
NANOTEKNOLOJNN LKEMZ, SAVUNMA SANAYve TRK SLAHLI
KUVVETLER(TSK)NDEKDURUMU
1. TRKYENN NANOTEKNOLOJYAPILANMASI.............................132
2. DNYADA SAVUNMA ALANINDAKMEVCUT NANOTEKNOLOJ
GELMELERVE NGRLER.......................................................... 138
3. TSK N NANOTEKNOLOJNGRLER .................................... 150
a. Kara Kuvvetleri Komutanl ............................................................152
b. Deniz Kuvvetleri Komutanl...........................................................157
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
14/218
ix
c. Hava Kuvvetleri Komutanl............................................................161
YEDNCBLM
SONU VE NERLER
1. SONU .............................................................................................. 167
2.NERLER..........................................................................................174
a. Nanoteknoloji Aratrma Yaps Model nerisi ................................174
b. Ulusal Alanda neriler.....................................................................180
c. Savunma Alannda neriler.............................................................184
. Aratrmaclara neriler...................................................................185
KAYNAKA........................................................................................... 187
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
15/218
x
TABLOLAR LSTES
Sayfa
Tablo-1: nemli Teknolojik Bulular zerine Grler ................................. 7
Tablo 2: Gelecekte nem Kazanacak Bilim ve Teknoloji Alanlar ...............10
Tablo-3: Karbon Nanotpn Dier Malzemelerle Karlatrlmas..............38
Tablo-4: Ticari Alanda Kullanlan Nanoparacklar ve Kullanm alanlar ......42
Tablo-5: Nanoteknolojinin 2015 Yl ncesi ve Sonras iin Kullanm Alanlar
......................................................................................................................44
Tablo-6 : Tp Alanndaki Nanoteknolojik Beklentiler ....................................51
Tablo-7: Nanoteknolojinin Potansiyel Ekonomik Etkileri ..............................70
Tablo-8: Nanoteknolojinin Yarataca Potansiyel Askeri Riskler .................75
Tablo-9: ISO/TC 229 Katlm ve Gzlemci lke Listesi ...............................86
Tablo-10: 2004 yl Nanoteknoloji AR-GE Harcamalar ...............................89
Tablo-11: 1997-2008 Yllar Aras Nanoteknoloji Harcamalar ve ngrler
......................................................................................................................91
Tablo-12: lkelerin Odaklandklar Nanoteknoloji AR-GE Alanlar ..............94
Tablo-13: UNBnyesinde Bulunan Hkmet Kurum ve Kurulular ..........97
Tablo-14: UNKatlmc Birimleri Tarafndan Planlanan Nanoteknoloji
Faaliyetleri ....................................................................................................99
Tablo-15: UNnin Yatrmlarna Katkda Bulunan Kurum ve Kurulular ....100
Tablo-16: Nanoteknoloji Mkemmelliyet Merkezleri ve Alar ...................103
Tablo-17: Ksa, Orta ve Uzun Vadede Odaklanlmas Gereken Nanoteknoloji
AR-GE Alanlar ..........................................................................................104
Tablo-18: 2008 Mali Yl Btesi in Desteklenen AR-GE Faaliyetleri ......104
Tablo-19: ABD Savunma Bakanlnn Nanoteknoloji Yatrmlar ..............106
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
16/218
xi
Tablo-20: ABD Savunma Bakanlna Bal Kurumlarn Nanoteknoloji
Yatrmlar ...................................................................................................106
Tablo-21: BMBF Proje Destekleri Nanoteknoloji Harcamalar ...................115
Tablo-22: Almanya Nanoteknoloji Yetenek Merkezleri ..............................118
Tablo-23: Almanyada Nanoteknoloji AR-GE almas erisinde Yer Alan
Birimler........................................................................................................120
Tablo-24: inin Orta ve Uzun Dnem AR-GE Harcama Hedefleri ...........121
Tablo-25: lkelerin Nanobilim&Nanoteknoloji Yayn Saylar ....................132
Tablo-26: Kara Kuvvetleri Komutanl Modernizasyon almalar ve
Potansiyel Nanoteknoloji Uygulamalar ......................................................154
Tablo-27: Deniz Kuvvetleri Komutanl Modernizasyon almalar ve
Potansiyel Nanoteknoloji Uygulamalar ......................................................160
Tablo-28: Hava Kuvvetleri Komutanl Modernizasyon almalar ve
Potansiyel Nanoteknoloji Uygulamalar ..................................................... 165
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
17/218
xii
EKLLER LSTES
Sayfa
ekil-1:Teknoloji Kavramnn Temel Bileenleri .......................................... 6
ekil-2:Deiik Uzunluk lleri ................................................................15
ekil-3:Nanoteknolojinin Drt Evresi ..........................................................18
ekil-4:Nanoteknolojinin Geliim Evresi .....................................................20
ekil-5:rn Tanmlamalarnda Kullanlan Nanomalzeme Miktarlar .........42
ekil-6:1999-2003 Yllarn Kapsayan Nanoteknoloji Pazar Paylar ...........68
ekil-7:1999-2003 Dnya Pazar ve 2015 in ngrler ..........................68
ekil-8:Nanoparacklarn nsan Vcudu zerindeki Yaylmlar ...............77
ekil-9:Environmental Defence-DuPont Nano Risk ats .........................80
ekil-10:Nanoteknoloji Pazar ngrs ....................................................92
ekil-11:lkelerin Ulusal Nanoteknoloji nisiyatifleri KuruluTarihleri ........92
ekil-12:UNOrganizasyon emas ...........................................................96
ekil-13:Japonya Bilim ve Teknoloji Organizasyon emas .....................110
ekil-14:Japonya Nanoteknoloji AR-GE Organizasyon emas ..............111
ekil-15:Almanya Nanoteknoloji Kamu Kaynaklar ..................................116
ekil-16:Aratrma Personelinin Grev Yaptklar Alanlarn Dalm .......125
ekil-17: Aratrma Alanlar Dalm .......................................................126
ekil-18:G.Kore Nanoteknoloji Geliim Hedefleri ....................................128
ekil-19:G.Kore Nanoteknoloji Yol Haritas...............................................130
ekil-20:G.Kore Nanoteknoloji Geliimleri ...............................................131
ekil-21:Asker Merkezli Meydana Gelecek Gelimeler ............................141
ekil-22:Kara Silahlarna Ynelik Gelimeler ...........................................144
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
18/218
xiii
ekil-23:Deniz Kuvvetleri Aralarna Ynelik Gelimeler .........................147
ekil-24:Havaclk Alanndaki Gelimeler .................................................148
ekil-25:Nanoteknolojinin Hava Kuvvetlerine Salayaca Potansiyel
Avantajlar....................................................................................................149
ekil-26: Ulusal Bazda Nanoteknoloji Alannda Aratrma Yaps..............176
ekil-27: Sektrel Bazda Nanoteknoloji Aratrma Sreci rnei ............. 179
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
19/218
xiv
KISALTMALAR LSTES
AEM : Analitik Elektron Mikroskobu
AIST : Advanced Industrial Science and Technology
AKM : Atomik Kuvvet Mikroskobu
AR-GE : Aratrma ve Gelitirme
BIS : Bureau of Industry and Security
BMBF : Alman Federal Eitim ve Aratrma Bakanl(Bundesministerium fr Bildung und Forschung)
BMWA : Ekonomi ve alma Bakanl (Bundesministerium frWirtschaft und Arbeit)
BTWC : Biological and Toxin Weapons Convention
C4ISR Command, Control, Communications, Computers,Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance
CAS : Chinese Academy of Sciences
CBAN : Consultative Boards for Advancing Nanotechnology
CBDP : Chemical and Biological Defense Program
CPSC : Consumer Product Safety Commission
CSTP : Council For Science and Technology Policy
CT : Committee on Technology
CWC : Chemical Weapons Convention
DARPA : Defense Advanced Research Projects Agency
DDR&E : Defense Research and Engineering
DOD : Department of Defence
EPA : Environmental Protection Agency
EM : letim Elektron Mikroskobu
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
20/218
xv
ISN : Institude for Soldier Nanotechnologies
IWGN : Interagency Working Group On Nanotechnology
JNIOSH : National Institute of Occupational Safety and Health, Japan
JSPS : The Japan Society For The Promotion of Science
JST : The Japan Science and Technology Agency
METI : Ministry of Economy, Trade and Industry
MEXT : Ministry of Education, Culture, Sports, Science andTechnology
MHLW : Ministry of Health, Labor and Welfare
MIT : Massachusetts Institute of Technology
MOST : Ministry of Science and Technology
N&N : Nanobilim ve Nanoteknoloji
NaKoMer : Nanoteknoloji Koordinasyon Merkezi
NAR-GE Nanoteknoloji Aratrma ve Gelitirme
NBCI Nanotechnology Business Creation Initiative
NEDO : New Energy and Industrial Technology DevelopmentOrganization
NEHI : Nanotechnology Environmental and Health Implications
NIES : National Institute for Environmental Studies
NIH : National Health Institude
NIHS : National Institute of Health Sciences
NIMS : National Institute for Materials Science
NIOSH : National Institute for Occupational Safety and Health
NIST : National Institude of Standarts and Technology
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
21/218
xvi
nm : Nanometre
NNAP : National Nanotechnology Advisory Panel
NNCO : National Nanotechnology Coordination Office
NNI : National Nanotechnology Institude
NNSFC : National Natural Science Foundation of China
NRC : National Research Council
NSET : Nanoscale Science, Engineering and Technology
NSF : National Science Foundation
NSP : Nanotechnology Support Project
NSTC : National Science and Technology Council
NTPT : Nanotechnology Project Team
OECD : Organisation for Economic Co-operation and Development
OSTM : Ortadou Sanayi ve Ticaret Merkezi
OSTP : Office of Science and Technology Policy
PCAST : Presidents Committee of Advisers on Science andTechnology
RIKEN : Institude of Physical and Chemical Research
TAG : Technical Advisory Group
TEM : Taramal Elektron Mikroskobu
TTM : Tarama Tnel Mikroskobu
TUM : Tarama Ulu Mikroskoplar
UN : Ulusal Nanoteknoloji Enstits
USPTO : U.S. Patent and Trademark Office
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
22/218
1
GR
nsanlk tarihi kadar eski olan teknoloji kavram, her geen gn
ortaya kan deiimler ile toplumlar derinden etkilemeye devam etmektedir.
zellikle son zamanlarda teknoloji byk bir hzla gelimekte olup bireysel vetoplumsal bazda bu geliimleri takip etmek olduka zorlamaktadr. Bu
gelimeler erevesinde Nanobilim ve Nanoteknoloji (N&N), 21nci yzyla
damgasn vuracak olan nemli bir teknolojik alan olarak grlmektedir.
Nanobilim, malzemelerin atomik, molekler ve makromolekler
lekte dzenlenmesi hakknda yaplan alma, nanoteknoloji ise maddenin,
1 atom ile 100 molekl ap arasnda (1-100 nm) kontrol, yeniden
yaplandrlmas ve bilinli olarak ilenmesiyle daha gelimi ve tmyle
deimi materyaller, aralar ve sistemler elde etmek olarak
tanmlanmaktadr. N&N ile geleneksel rnler, yerlerini minyatr, akll, uzun
mrl ve hafif rnlere brakacaklardr. N&N, gelecekte toplumlar zerinde
enerji, elektronik, alglama, veri iletiimi vb. teknolojilerde nemli avantajlar
salarken ayn zamanda kendi kendini kopyalayan sistemler yaratma zellii
ile de yokedici ve ykc bir zellik tayacaktr.
N&N, farkl disiplinlerden oluan bir bilim dal ve teknolojik alandr. Bu
balamda, Malzeme Bilimi, Matematik, Fizik, Kimya, Biyoloji, Eczaclk, Tp,
Bilgisayar ve Elektronik bilimleri gibi bir ok akademik evreden aratrmac,
nanoteknoloji AR-GE almalar altnda bir araya gelerek sinerji
yaratmaktadrlar. Yaratlan bu sinerji erevesinde, 2015 ylnda N&N
alannda alan kii saysnn yaklak iki milyon olaca ngrlmektedir.
Bunun neticesinde nanoteknolojideki gelimelere paralel olarak geleneksel i
sahalarnn yerine yeni isahalar olumaya balayacaktr.
N&Nnin nemini kavrayan ve gelecein bu teknolojik alanda var
olacan gren gelimi lkeler buna ynelik nemli ve gizli AR-GE
almalar balatmlardr. Hlihazrda piyasada ok fazla rn olmamasna
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
23/218
2
ramen 2015 ylnda nanoteknoloji rnlerinin yaklak 1 Trilyon Dolar
olaca ngrs, lkeleri bu alanda yatrmlarn artrmaya yneltmitir.
Dnyada birok lke, ABD tarafndan 2000 ylnda oluturulan Ulusal
Nanoteknoloji nisiyatifininden sonra kendi nanoteknoloji yaplanmalarnoluturmaya balamlardr. Bu yaplanmalar, genel olarak niversite, sanayi
ve devlet kurumlarnn yer ald kmelenmeler eklinde gerekletirilmitir.
Dnyada bu gelimeler olurken lkemizde henz nanoteknoloji aratrma
yapsna ynelik herhangi bir alma balatlmamtr. Trkiyede
nanoteknoloji almalar, niversitelerin kendi bnyelerinde oluturduklar
aratrma merkezleri ile eitli aratrma kurumlar tarafndan bireysel olarak
srdrlmektedir. Ancak, bireysel bazda srdrlen aratrmalar ile
kmelemi bir yapya sahip lkelere kar rekabet edebilmek olduka zor
olacaktr.
Bu tez almasnda; gelimi lkelerin oluturduklar ulusal
nanoteknoloji yaplanmalar incelenerek lkemiz iin gerekli olduu
dnlen bir yaplanma modeli nerilmitir. Bunun yannda dnyada
nanoteknoloji alannda yaplan almalar ve ngrler ile TBTAK Vizyon
2023 stratejisi erevesinde, TSK tarafndan kuvvet baznda
younlalmasnn uygun olaca deerlendirilen nanoteknoloji alanlar
belirtilmitir.
Trkiyede nanoteknolojinin ok yeni bir aratrma alan olmas
nedeniyle eitli dergilerde yer alan baz makaleler haricinde ok az sayda
Trke kaynak dokman bulunmaktadr. Bu tez almasnn, zellikle ulusal
nanoteknoloji stratejileri zerine alma yapacak olan aratrmaclara detayl
bir kaynak dokman olmas ve zellikle savunma alannda yer alankurumlarmzda nanoteknolojinin nemi hakknda farkndalk yaratmas
beklenmektedir.
Tezin birinci blmnde; teknolojiye genel bir bak yaplm,
teknolojinin tanm ve tarihsel geliimi anlatlmtr.Gelecein teknolojilerinin
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
24/218
3
savunma alanna yapaca potansiyel etkiler belirtilerek yksek teknoloji
alanlar hakknda bilgi verilmitir.
Tezin ikinci blmnde; teknolojik bir devrim olarak grlen ve 21nci
yzyla damgasn vuracak olan nanobilim, nanomhendislik ve nanoteknolojiile ilgili tanmlamalar yaplm, nanobilim ve nanoteknolojinin tarihsel geliimi
anlatlmtr. Bunun yansra nanoteknolojinin bilimsel yaklamlar analiz
edilerek aratrmalarda kullanlan aralar hakknda ayrntl bilgi verilmitir.
Tezin nc blmnde; nanoteknolojinin potansiyel aratrma ve
uygulama alanlar ile potansiyel avantajlar sektrel bazda incelenmi,
dnyada eitli aratrma kurumlar tarafndan yaplan ngrler
erevesinde gelecekte ortaya kmas muhtemel geliimler zamana gre
analiz edilmitir.
Tezin drdnc blmnde; dnyada zerinde olduka kapsaml
aratrmalar yaplan ancak lkemizde halihazrda bu konuda ok az alma
bulunan; nanoteknolojinin potansiyel riskleri, sosyal ve evresel etkileri ile
nanoteknoloji standartlar aklanmtr.
Tezin beinci blmnde; nanoteknoloji alannda nemli AR-GE
almalar balatan ABD, Japonya, Almanya, in Halk Cumhuriyeti ve
G.Korenin nanoteknoloji AR-GE almalar ve ulusal nanoteknoloji
aratrma yaplar incelenerek analiz edilmitir.
Tezin altnc blmnde; nanoteknolojinin savunma alanna
getirecei potansiyel etkiler incelenmi, TSKnn halihazrda kuvvet baznda
srdrm olduu modernizasyon almalarnda, nanoteknolojinin nasl biretki salayabilecei analiz edilmive TSK tarafndan nanoteknolojinin hangi
alanlarna younlalmas gerektii zerine deerlendirmeler yaplmtr.
Tezin yedinci blmnde; lke apnda zellikle savunma alannda
faaliyet gsteren irket st dzey yetkilileri, niversitelerde de konu ile ilgili
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
25/218
4
almalar yapan aratrmaclar ve TSK mensuplar ile yaplan grmeler
neticesinde ortaya kan sonular analiz edilmi, yaplan tm ngrler ve
dier lke almalar da gz nne alnarak Trkiye iin ulusal bazda
nanoteknoloji alannda aratrma yaps nerilmitir. Bunun yansra, ulusal
ve savunma apnda alnmas gereken tedbirlere ynelik neriler sunulmuve bu konuda alma yapacak aratrmaclar iin tavsiyelerde
bulunulmutur.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
26/218
BRNCBLM
TEKNOLOJYE GENEL BAKI
1. GR
nsanolu ilk alardan itibaren varln srdrebilmek iin gerekli
tm yollar aratrm, eitli keifler yaparak kendisini evresel artlara kar
korumaya almtr.Yrtc hayvanlara kar gelitirdii keskin aletler bu
keiflerin banda gelmektedir. Mteakiben ate ve barutu icat ederek silah
yapmay renmive modern teknolojiye ilk admn atmtr. Doa ve yrtc
hayvanlarla mcadele hrs, insan baka keiflere doru itmi ve bununneticesinde bugnn modern teknolojileri yaratlmtr
Gnmzde teknolojinin en son ulat nokta, sahip olana byk
g salayan bilgi ve iletiimi ieren biliim teknolojileridir. Biliim teknolojileri
ile birlikte bilgi toplumu ve bilgi a kavramlar da gnlk hayatta ska
kullanlmaya balanmtr. Bilgi toplumu, bilimsel dnceleri uygulamaya
geiren toplumlar olarak tanmlanrken, bir baka tanmda bilgi toplumu iin;
sanayi tesi toplum, postmodernizm ve sibernetik kapitalizm kavramlar
kullanlmtr (Tonta,1999).
nsanolunun gnmze dek srdrd modernleme
mcadelesi, Avc/Toplayc Dnem, Tarm Dnemi, Endstri Dnemi, Bilgi
a Dnemi ve Nano/Molekler a olarak adlandrlan dnemler halinde
gereklemitir (Baykara,2006). Sz konusu dnemler arasnda yaanan
geisreleri, bu dnemlerde ortaya kan yeni teknolojik geliimler ile hzkazanmtr. Bilgi anda salanan ilerlemenin toplumlar zerindeki
etkisinden sonra yeni ortaya kacak farkl teknolojik geliimler, toplumsal
seviyede yeni anlay ve deiimleri de beraberinde getirecektir. inde
bulunduumuz bilgi a dnemi, yerini yava yava nano ve molekler
teknolojinin etkin olaca bir dneme brakmaya balamtr.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
27/218
6
2. TEKNOLOJNN TANIMI
Teknoloji kelimesi, yunanca teknologia kelimesinden
gelmektedir. Kelime olarak incelendiinde; t-tehnikos ustalk, teknik
olarak ilem yapma, o-logia ise sanat, bilim, bilgi, beceri anlamlarnagelmektedir (Ayhan,2002). Bu balamda teknoloji, ksaca sistemli bir ekilde
ilem yapma bilim ve sanat olarak tanmlanmaktadr.
Teknoloji terimi konusunda kabul edilmi genel bir tanm
olmamakla birlikte, rnlere ve retim srelerine uygulanan bilgi ve beceri
eklinde basit bir tanm doru bir yaklam olacaktr. Baykara (2006)
teknolojiyi; genelde endstriyel srelerde kullanlan ancak bunun yannda
hemen hemen tm etkinliklere uyarlanabilen ve her trl retim maddesinin
elde edilebilmesi iin kullanlan bilgi btn, olarak tanmlarken, Ayhan
(2002) ticari bir deer elde etmek iin gerekletirilen bilimsel uygulamalar
eklinde tanmlamtr.
Teknolojinin oluumu ve geliimi iin gerekli temel bileenler, know-
how, teknikler, bilimsel prensipler, donanm ve organizasyon kavramlarndan
olumaktadr (Erdal, 2003) (ekil-1)
ekil-1:Teknoloji Kavramnn Temel Bileenleri (Erdal, 2003)
Teknoloji
Know-How
Teknikler
Bilimsel Prensipler
Donanm
Organizasyon
lme
Aratrma
Uygulama
Donanm Unsurlar
Yap
Sistemler
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
28/218
7
Bnyesinde birok bilim daln barndran teknoloji kavram, lkelerin
gelimilik seviyelerinin belirlenmesi ve toplumlarn refah dzeylerinin
artrlmas ynnde nemli bir stratejik g haline gelmitir. Ancak, bu
stratejik g, lke ve toplumlar iin eitli faydalar salarken potansiyel
riskleri de beraberinde getirmektedir. Teknolojik geliimler genellikletoplumlarn yarar iin kullanlsa da, yaam olumsuz etkileyen birok
niteliklere de sahip olduu gzard edilmemelidir. rnein, otomobil
insanolu iin byk kolaylk salarken dier taraftan evreyi ve doay
kirletmekte, cep telefonlar anlk iletiim iin byk nem kazanrken ayn
zamanda insan saln tehdit etmektedir.
Teknolojinin geliiminde, sadece icatlar ve gereksinimler deil ayn
zamanda merak ve yksek hayal gcde etkili olmutur. Bugn herkes iin
zorunlu bir ihtiya haline gelen otomobiller, o dnemde ciddi krizler
neticesinde deil, tamamyla hayal gcne dayanmbir elence arac olarak
gelitirilmitir. Otomobile duyulan ihtiya daha sonraki dnemlerde ortaya
kmtr (Basalla; 1988,eviri Cem Soydemir; 1996). Gnmze kadar var
olan ve insanolu zerinde byk etkiler brakan teknoloji bulularndan
hangisinin daha nemli olduu ynnde ortak bir gr bulunmamaktadr.
Tarihte ortaya kan en nemli teknolojik bulu, Tablo-1de belirtildii zere
uzmanlar ve bilim adamlarnn ahsi grlerine gre deimektedir. Ancak
teknolojik gelimelere bir btn olarak bakldnda, en nemli ve toplumlar
zerinde kkl deiimler yapan bulular arasnda; tekerlein, kadn,
elektriin, elektromanyetik dalgann, matbaann, telgrafn, buharl makinann
ve bilgisayarn gelitirilmesi dikkat ekmektedir.
Tablo-1:nemli Teknolojik Bulular zerine Grler ( Ayhan,2002)
S/N Bulu
1 Matbaa ve Basm2 Ayna3 Elektrik Motorunun Kullanlmaya Balamas4 Telekomnikasyon Teknolojisinin Optik Telgrafla Balamas, Telefon ve Cep
Telefonuna Uzanan Sre5 Tarmsal retimi Balatan Saban
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
29/218
8
6 Otto Von Guerickenin Statik Elektrik Makinas7 Organize Bilim: Bilimsel Dergi ve Yaynlarn Basm8 Elektriin Kullanlmas ve Elektrik I9 Aspirin10 Btn Fen Bilimleri, Iktisat ve Matematiin kurulmas11 Havaclk Teknolojileri ve Uzay Yolculuu
12 niversitelerin Kurulmas13 Kuantum Teorisi14 Televizyon15 lalarn retilmesi16 Genetik Dizi Analizi ve Genetik Mhendislii17 Tanabilen Enerji Paketi Batarya18 Silah19 nternet20 Atom Bombas21 Fiziksel ve Psikolojik BuluOlarak Mzik22 Kimyada Destilasyon Sreci23 Tpta Anestezi Uygulamalarn Balamas24 Kat retimi
25 klim Modellemesinde Bilgisayarlarn Kullanlmas26 Savalarda nemli Yer Tutan Atlarn Evcilletirilmesi
27Gzlk, Teleskop, Mikroskop ve Birok Analiz Cihaznn GeliirilmesiniSalayan Mercekler
28 Diferansiyel ve Integral Hesaplar29 Bilgisayarlarn Ilk Prototipi Olan Universal Turing Makinesi ve Bilgisayar,30 Transistr retimi31 Hibirey
Tarihte ki nemli bulular, bireysel abalar ve tesadfi gelimeler
neticesinde ortaya kmtr. Ancak teknolojide ki gelimeler, niversiteler ve
akademiler vastasyla salanan bilimsel almalarla elde edilmitir. lkeltarm, modern tarm ve sanayiden sonra toplumsal gelime safhasnn
sonuncusu olan bilgi ana, biliim teknolojilerindeki telgraf, telefon, teleks
ve internet vastasyla salanan bilgi ak ve paylam neticesinde
eriilmitir.
3. KLASK TEKNOLOJLERDEN YKSEK TEKNOLOJLERE GE
nsanolu tarafndan gelitirilen her yeni teknoloji, kendisinden bir
nceki teknolojinin etkisini yitirmesine veya neminin azalmasna yol
amtr. Bundan dolay lkeler yatrmlarn, bir sonraki teknoloji zerine
kaydrmaya balamlar ve bu yeni teknolojiler sayesinde stnlk salamay
hedeflemilerdir. Yeni teknolojilere sahip olma istei, gnn artlarna gre
srekli bir deiim gsteren yksek teknoloji kavramn ortaya karmtr.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
30/218
9
20nci yzylda ortaya kan ve halihazrda etkisini srdren biliim
teknolojileri yksek teknoloji olarak nitelendirilirken, 21nci yzylda ise
biyoteknoloji ve nanoteknoloji yksek teknoloji snf ierisinde yer almaya
balamlardr.
Yksek teknoloji, insanolu tarafndan gelitirilmi sistemleri ve
aralar ifade etmekte olup daha fazla bilgi ve daha youn bir teknolojik
altyapya sahiptir. Gemiin tm bilgi birikiminin bir rndr. Yar iletkenler,
bilgisayarlar, elektronik cihazlar ve biliim teknolojileri, 20nci yzyln en hzl
gelien teknoloji youn endstriyel sektrleri ve sanayi dallar olmutur.
Yksek teknoloji kavram, 1960l yllarda bilgisayar, tp ve malzeme
alanlarndaki gelimeler, 1970li yllarda ok fonksiyonlu ve kk hacimli
donanmlarn kullanm ve endstriyel alanda teknoloji gelitirme ile 1980li
yllardan itibaren elektronik cihazlarn pazara sunulmas safhalar olmak
zere ana dnemi kapsamaktadr.
Yksek teknoloji, gnmzde teknoloji alannda varlan en son nokta
olarak grlmektedir. Herhangi bir teknolojinin yksek teknoloji snfna girip
girmediini anlamak iin retimin deiik safhalarn incelemek
gerekmektedir. zkan(2006), yksek teknolojinin klasik ya da eski teknolojiye
gre daha az retim girdisi kullanarak retim yaplmasna imkn verdiini
belirtmektedir.
4.GELECEN TEKNOLOJLER VE SAVUNMA TEKNOLOJLERNE
ETKLER
nmzdeki dnem ierisinde teknolojide meydana gelecek yeni
gelimeler, toplumlar ve lkeler zerinde nceki teknolojik gelimelerdeolduu gibi olumlu ve olumsuz etkiler yaratmaya devam edecektir. Bu etkiler,
bireysel dzeyden balayarak lkelerin ekonomik, politik, kltrel alanlar ile
toplumsal dzeyde birok deiimi de beraberinde getirecektir. Son
zamanlardaki geliimler gznne alndnda biliim teknolojileri, biyo ve
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
31/218
10
nanoteknolojinin nmzdeki dnemlerde etkisini gstermesi
beklenmektedir.
Teknolojinin hzla deitii ve gelitii gnmzde bir sonraki
teknolojik gelimenin ne olaca konusunda Tablo-2de belirtildii ekildebirok ngr almas yaplmtr. Bu ngrler ile gelecein teknolojileri
tahmin edilmeye allmaktadr. ngrler nda gelimi lkeler
tarafndan potansiyel yeni teknolojilere ynelik nemli AR-GE almalar
balatlmtr. Gelecekte teknoloji alannda AR-GE almas yapan ve bu
almalar rne dntren lkelerle, bahsedilen teknolojik almalar
yapmayan lkeler arasnda nemli g ayrlklar ve her alanda byk
uurumlarn oluaca tahmin edilmektedir.
Tablo 2:Gelecekte nem Kazanacak Bilim ve Teknoloji Alanlar(Baykara, 2006)
Bilim&Teknoloji Alan ngr&Strateji almas
BiyoteknolojiMilenium Project ( UN)Global Trends 2015/Scenarios 2025Strategic FuturesEmerging Thematic Priorities
Nanoteknoloji Milenium Project ( UN)Strategic FuturesEmerging Thematic Priorities
Biliim TeknolojileriGlobal Trends 2015/Scenarios 2025Strategic FuturesEmerging Thematic Priorities
Yeni Enerji Kaynaklar Strategic FuturesEmerging Thematic Priorities
Kavrama ( cognitive) bilimleri/yapayzeka/bilgi ynetimi
Milenium Project ( UN)Strategic Futures
Yeni&leri MalzemelerGlobal Trends 2015/Scenarios 2025Milenium Project ( UN)
Yenilenebilir&Geri dnebilirmalzemeler
Strategic FuturesEmerging Thematic Priorities
Kuantum Bilgisayarlar/kuantumhaberleme
Milenium Project ( UN)
Uzay bilimleri aratrmalar Milenium Project ( UN)Teknoloji bileim ile yeni ve nc alanlar Global Trends 2015/Scenarios 2025Karmak sistemler,kaoskavram,karmaklk Emerging Thematic Priorities
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
32/218
11
Teknolojinin insan hayatn olumlu etkilemesinin yannda terr,
iddet, atma ve sorunlu uluslararas ilikiler yaratmasda beklenmektedir.
zellikle terr odaklarnca teknolojik imkanlara ulamn kolay olmas, bu
konudaki kayg ve endieleri artrmaktadr. Buna bal olarak nmzdeki
dnem ierisinde zellikle savunma ve gvenlik teknolojilerinde de nemlilde gelimeler beklenmektedir.
Son zamanlarda hzla yaylan terrizm ve asimetrik tehditler, lke
gvenliinin salanmasna ynelik alnacak nlemlerin artrlmasna neden
olmutur. Ancak klasik gvenlik nlemleri, stn teknolojiye sahip dmana
kar etkili olmamaya balamtr. zellikle bilim ve teknolojilerde yaanan
deiimler, savunma ve taarruz kavramlarn kkten deitirmitir.
Teknolojide ki geliimlere paralel olarak ulusal savunma kavram yerini
kresel savunmaya brakmtr. Ulusal savunmadan kresel savunmaya
geisreci beraberinde savunma harcamalarna ynelik art da getirmitir.
Savunma harcamalarnda ki art, teknolojilerin hem askeri hemde sivil
alanda kullanlmak zere ift kullanml olarak retilmesi gereini ortaya
karmtr.
ift kullanm kavram, savunma maksatl retilen ve gelitirilen
teknolojilerin daha sonra sivil amalarla kullanlmaya balamas zerine
ortaya atlmtr (Akay, 2006). ift kullanmn en ak rnei havaclk
alannda yaanan gelimelerdir. Sivil havaclk teknolojilerinin birou aslnda
savunma teknolojisi kaynakldr. Modern bilgisayar teknolojileri de ncelikle
savunma amal gelitirilmidaha sonra sivil kullanmda yaygnlamtr.
Teknoloji retmek bir lke ve toplumun gelecei asndan olduka
nemlidir. Ord.Prof.Dr. Cahit Arf, Bilim ve onun rn olan teknolojiyiretmeyen toplumlar bamszlklarn, dolaysyla mutluluklarn yitirirler
diyerek teknoloji gelitirmenin nemini belirtmitir (Ziylan, 2004). Sadece
teknoloji transferi yaparak savunma sanayisini glendirmek dmana kar
stn olma ynnde yeterli olmayacaktr. Teknolojinin retilmesi ana ama
olmaldr. Baka lkelerin rettii silahlarla savamann, o lkeye baml
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
33/218
12
hale gelmek olduu gnmzdeki birok rnekle ispat edilmitir (Ziylan,
2004, Akay, 2006).
Savunma teknolojileri konusunda yaplan ngrlere gre; 2010lu
yllarda meydana gelecek teknolojik geliimler, yeni ve teknoloji tabanl savakavramlarn beraberinde getirecektir. Bu kavramlarn zellikle AR-GE tabanl
gelimelere bal olaca deerlendirilmektedir. Savunma sanayisindeki AR-
GE almalarnn ok uzun zaman almasndan dolay, az gelimi
lkelerdeki karar vericiler, savunma teknolojilerini bir baka lkeden tedarik
etme yoluna gitmeyi semektedirler. Ancak, nmzdeki dnemde zellikle
nanoteknoloji gibi devrimsel teknolojilerin her alanda etkili olaca ve lkenin
geleceini tmyle deitirebilecei gznne alndnda, teknolojiye sahip
olmann nemi daha da ok anlalacaktr.
Gnmzdeki yerel ve kresel atmalar dikkate alndnda,
savunma alanndaki beklentiler, etkili ve srekli bir C4ISR sistemlerinin
varlna ve silah sistemlerinin menzil, dayankllk, hafiflik, hz, grnmezlik
ve minyatrleme zelliklerine dayanmaktadr. Saylan bu zelliklerin hemen
hemen tm, halihazrdaki gelimeler erevesinde gzlemlenebilirken,
kk olabilmeleri de minyatrleme ve gelecein devrimsel teknolojisi olan
nanoteknoloji sayesinde gerekleecektir.
21nci yzylda, lkeler aras teknolojik uurumu daha da artracak
yeni bir teknoloji ortaya kmaya balamtr. Nanoteknoloji olarak
isimlendirilen bu yeni teknoloji geliimi, nanolek seviyelerinde atom ve
molekllerin ilenmesi ile yeni teknolojik rnlere olduka nemli etkiler ve
zellikler kazandracaktr. Aslnda doada var olup insanolunun doay taklit
ederek yaratmaya alt bu teknoloji, bilim ve teknoloji alanlar arasndasavunma sektrnn de dahil olduu bir ok alanda etkisini gsterecektir.
Nanoteknoloji devriminin insanln yakn geleceinde yarataca
olumlu ve olumsuz deiiklikler ayrntl bir biimde tahmin edilememekle
birlikte, nmzdeki 20 yl ierisinde toplumlar zerinde byk etkiler
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
34/218
13
brakacak ve nanoteknolojiye hazr lkelerle hazr olmayan lkeler arasndaki
farklar byk lde artacaktr. nsanolunun geleceinde byk bir yer
kaplayacak olan nanoteknolojinin nemini, GVEN (2007a) yle
belirtmektedir:
Yksek teknolojiye ve ekonomik gce sahip olmak ulusal gvenliin
teminatdr. Bu kapsamda lke gvenliinin tam olarak salanabilmesi iin gelecein
teknolojisi olan nanoteknoloji iin milli seferberlik ilan edilmelidir. Aksi takdirde
nanoan karacaz. Bunun neticesinde de lkemizi ve halkmzn saln
koruyamayacaz."
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
35/218
KNCBLM
TEKNOLOJK DEVRM: NANO-BLM, NANO-MHENDSLK ve NANO-
TEKNOLOJNEDR ?
1. NANOBLM, NANOMHENDSLK VE NANOTEKNOLOJNEDR?
Nanoteknolojinin ortaya k, geliimi ve toplumsal bir nem
kazanmas ile birlikte nanobilim, nanomhendislik ve nanoteknolojiye ynelik
eitli tanmlar yaplmaya balanmtr. Bilim adamlar ve aratrmaclar
tarafndan yaplan bu tanmlamalar erevesinde ortaya kan ortak gr,
nanobilim ve nanoteknolojinin atomik ve molekler seviyede ilem yaptynnde birlemektedir.
Nanobilim, Malzemelerin atomik, molekler ve makromolekler
lekte maniplasyonu ve fenomenleri hakknda yaplan alma olarak
tanmlanmaktadr (Royal Society,2004). Nanomhendislik ise, boyutlu
malzeme, cihaz ve sistem mimarisi, tp, enerji transferi ve dnm, byk
lek atomik modelleme ve simlasyon, evresel gvenlik ve nanolek
dzeyinde retim gibi konularla uraan mhendislik alan olarak
tanmlanmtr (Roco,2005a).
Nanoteknoloji, yunanca cce anlam veren Nano ve Teknologia
kelimelerinden olumaktadr. Nano, kelime olarak herhangi bir fiziki
bykln bir milyarda biri anlamnda kullanlmaktadr. 1 nm kavram, 5-6
atomun yanyana dizilmesiyle elde edilecek bir boyuta karlk gelmektedir.
Nanoyaplar ise yaklak 10-1000 kadar atomu ieren atom topaklarndanolumaktadr. Nanoteknoloji, metrenin bir milyarda biri olan nanometre
leinde boyutlarla ilgilenen, maddenin atom seviyesinde ilenmesiyle daha
gelimi ve tmyle deimi malzemeler, aralar ve sistemler elde etmeyi
hedefleyen bir teknolojik alandr. Bu tanma ynelik en gzel rnek, ayn
atomlardan olumasna ramen, atomlarn dzenlenmesi ile farkl maddeler
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
36/218
15
olarak ortaya kan elmas ve maden kmrdr. Doada meydana gelen bu
dzenleme erevesinde nanoteknoloji, farkl maddeleri atom seviyesinde
ileyerek yeni maddeler elde edilmesine olanak salamaktadr.
ABD Patent Ofisi (USPTO) Nanoteknoloji, aratrma ve gelitirme,nanolek yaplarn kontrol altnda retim, ileme ve maniplasyonu ile
onlarn daha byk bileenlere, sistemlere ve mimari yaplara
entegrasyonunu ierir. (Hunt ve Mehta,2006) eklinde bir tanmlama
yaparken, NASA Nanometre leindeki (1-100 nm) maddelerin kontrol ve
ilenmesi ile ok fonksiyonlu malzemeler, cihazlar ve sistemlerin yaratlmas
ve bu lekte yeni zelliklerin ( fiziksel, kimyasal , biyolojik, mekaniksel,
elektriksel vb.) elde edilmesi olarak tanmlamtr (NASA [web],2007). ABD
Ulusal Nanoteknoloji nisiyatifi Ba Danman Dr.Mihail C.Roco ise
nanoteknolojiyi Maddenin, 1 atom ile 100 molekl ap arasnda (1-100 nm )
arasnda bir nanlek seviyesinde kontrol ve yeniden yaplandrlmas
olarak tanmlamtr (ISO Focus Dergisi, 2007).
Nanoteknoloji ksaca, atom ve molekllerin bir araya getirilmesi ile
nanometre leklerde ilevli yaplarn oluturulmas eklinde zetlenmektedir.
Nanometrenin byklnn daha iyi anlalmas amacyla ekil-2de deiik
uzunluk lleri gsterilmitir.
ekil-2:Deiik Uzunluk lleri ( Roco, 2005a)
10-2m10-3m10-4 m10-5 m10-6 m10-7 m10-8 m10-9 m10-10 m
0.1 nm 1cm1mm102m101 m100 nm10 nm1nm
Nanodnya Mikrodnya
X In Ultraviyol
GrnrMikrodalga
MEMS Aygt~10-100 m
Sateli ~10-50mAlyuvar ~2-5mDNA ~2 nm apAtom
Toplu ne ~1-2 mmNanotpTransistr
Karnca ~5mm
Karbon Nanotp~ 2 nm ap
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
37/218
16
ekil-2de grld zere, 1 nanometre (nm) lei, metrenin
milyarda biri, dier bir deyile 10-9 metre uzunluuna sahiptir. Atomlarn
byklnn yaklak 0.1 nanometre, insan sa kalnlnn ise yaklak
80.000 nanometre olduu gznne alndnda, nanoteknolojinin ura
alanlarnn atom ve molekler dzeylerde olduu grlmektedir. Bu grlernda, nanobilim ve nanoteknolojinin hedefinin, nanolek seviyesinde
sistem ve malzemeler tasarlamak, retmek, eitli zelliklere sahip nano-
ebatlarda cihazlar yapmak ve tm bu retilenleri gnlk yaamn her
evresinde kullanlr hale getirmek olduunu syleyebiliriz.
Bayndr (2006), henz gelime safhasnda olan nanoteknolojinin
yeni bir teknolojik devrim olarak alglanmas gerektiini ve meydana
getirecei sonular dolaysyla kresel ekonomiyi derinden etkileme
potansiyeline sahip olduunu belirtmektedir. Bu yeni teknolojinin nemini
kavrayan ABD, Rusya, Japonya ve Almanya gibi gelimilkeler ile Avrupa
Birlii, kamu kaynaklarndan nanoteknolojiye ok byk miktarda kaynak
ayrmlardr. 2006 ylnda ABD; 1.3 Milyar Dolar, Avrupa Birlii; 1.150 Milyar
Dolar ve Japonya; 980 milyon dolar ile nanoteknoloji AR-GE almalar
ierisinde yer almlardr. Rusya ise, 2015 ylna kadar nanoteknoloji
almalarna 7 milyar dolarlk bir yatrm yapacan belirtmitir.
Nanolein daha iyi anlalabilmesi iin maddenin yapta olan
atomun apnn rnek olarak ele alnmas doru bir yaklam olacaktr. Doal
olarak olumuatomlarn en kklerinden biri olan hidrojen atomunun ap
yaklak 0,1nm dzeyindedir. Atomlar, kendi aralarnda balar oluturarak
kimyasal bileenlerin en kk paras olan moleklleri meydana
getirmektedirler. Molekller de, yaamn temel birimi olan hcreleri
oluturmaktadr. 30 atomun bir araya gelmesiyle oluan bir molekl, sadece
1 nm apnda bir bykle sahiptir. nsan hcrelerinin bykl ise 3.000
ile 200.000 nm arasnda deimektedir.
Nanoteknoloji almalarnda 100 nmden daha kk llerdeki
malzemelerin dzenlenmesi ile doada var olan temel yaptalarn lsnde
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
38/218
17
malzemeler ve aletler gelitirilmesi hedeflenmitir. Nanolein snr ls
olan 100 nm, zel baz malzeme zelliklerinin grlmeye baland l
olup, nanolek snrlarndaki bu zellikler olduka farkl karakteristikler
tamaktadr. Bu lekteki yaplar kontrol edilmeye balandnda, o
maddenin zellikleri deitirilebilecek ve halihazrda mevcut birok malzeme,aygt ve cihazlar deiik fonksiyonlarla yeniden ekillenecektir. Herhangi bir
yapya bir atom eklenmesi ile iletkenliinin deimesi bunun en ak
rneidir.
Molekler veya nano lekte kullanlabilecek aygt ve aletleri retme
fikri, bilim adamlarn nanoteknoloji zerine alma yapmaya itmitir. Bilim
adamlar bu aletleri, doada var olan canl organizmalar rnek alarak, kendi
kendini kopyalayabilecek ekilde yapmay planlamlardr. Belirli koullar
altnda kendi kendini kopyalayabilen nanoyaplar sayesinde olaanst
gelimeler yaanaca ngrlrken, bunun insanoluna getirecei olumsuz
etkiler konusunda phelerde ortaya kmaya balamtr.
Nanoteknolojiyi, yapc, yokedici ve disiplinler aras bir bilim dal
olarak ta tanmlamak mmkndr. Yapc teknolojiler, elektrik, internet, ara
motorlar gibi toplum zerinde byk etkisi olan ve nceden tahmin
edilemeyen teknolojilerdir. Nanoteknoloji bu kapsamda yapc teknolojiler
snf ierisine girmektedir. Yokedici teknolojiler ise, eski teknolojileri ve
mevcut rnleri radikal bir biimde deitirerek onlarn yerini alan
teknolojilerdir. Bu teknolojiler, ayrca daha nce grlmeyen tamamen yeni
rnleri de iermektedir. Nanoteknolojinin, 2020 yl sonrasnda kendi kendini
kopyalayan robotlar retmesi ile birlikte, insanolunun dnyadaki rolnn
azalaca gznne alndnda yokedici bir zellik tayaca aka
grlmektedir.
Nanoteknoloji, farkl disiplinlerden oluan bir teknolojik alandr. Bu
yeni teknoloji, Malzeme Bilimi, Matematik, Fizik, Kimya, Biyoloji, Eczaclk ve
Tp, Bilgisayar, Elektronik bilimleri gibi bir ok akademik evreden insan bir
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
39/218
18
YeniAr-GE
Tartmalar
1nci : Pasif Nanoyaplar ( Birinci Kuak rnler)rnek: Kaplamalar, Nanoparacklar, Nanoyapl
metaller,Polimerler,Seramikler2 nci : Aktif Nanoyaplarrnek: boyutlu transistrler, Ykselticiler,Hedefe lalar, Uyarlamal
Yaplar, Uyrarc mekanizmalar
3 nc : Nanosistem Sistemlerirnek: Gdml Bileimler; boyutlu alar ve yeni hiyerarik
mimariler,Robotlar, Evrimsel
4 nc : Molekler Nanosistemlerrnek: Molekler Cihazlar,Atomik Dizayn, Deiik Fonksiyonlar
~2010
~20152020
~2005
~2000
araya toplamaktadr.Nanoteknolojide dier teknolojik yaklamlarn aksine
disiplinler aras ayrlklar ok fazlasyla belirgin deildir ( Arnall, 2003).
Nanoteknoloji rnlerinin, retimi ve kontrol iin halihazrdaki
kapasitesinin 2020 ylna rn ve sre olarak drt ana evrede ortayakaca tahmin edilmektedir ( Roco,2005a) (ekil-3). Bu evreler; 2000-
2005 yllarn kapsayan pasif nanoyaplar, 2005-2010 yllarn kapsayacak
aktif nanoyaplar, 2010-2015 yllarn kapsayacak boyutlu nanosistem
sistemleri ve 2015-2020 yllarn kapsayacak molekler nanosistemler olarak
sralanmaktadr.
ekil-3:Nanoteknolojinin Drt Evresi (Roco, 2005a)
Pasif nanoyaplar (~2000) evresinde rnler, nanotp ve
nanokatmanlar ieren nanomalzemelerin pasif zelliklerinden
yararlanmaktadr. rnek olarak; titanyum dioksit, mortesi nlar absorbe
etmesi ve yanstmas sebebiyle genellikle gne kremlerinde kullanlmakta
olup nanoparacklara blndnde effaf bir zellik kazanmakta ve
geleneksel kremlerdeki beyaz grnty yok etmektedir. Karbon nanotplerin
ise elik ile karlatrldnda, ok daha hafif ve ok daha salam bir
zellie sahip olduu grlmektedir. Karbon nanotp ieren tenis raketleri,
ilave bir arlk gerektirmeden ok daha dayankl ve sert bir zellie
kavumaktadr. Dier yandan nanolekli malzemelerle kaplanan iplikler,
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
40/218
19
kyafetlerin uzun mrl olmasn, krkla ve lekeye kar direnli hale
gelmesini salamaktadr.
20052010 yllar arasnda gereklemesi ngrlen ikinci evrede;
aktif nanoyaplar kullanm esnasnda durumlarn deitirmektedirler. Bubalamda; kanser tedavisinde etkin olarak kullanlmas planlanan
nanoparacklar, salam hcrelere zarar vermeden sadece kanser
hcrelerine ynelik ila datm yapabilecek, inaat malzemeleri ierisine
gml nanosensrler ise, malzeme gerilmesini hissederek o malzemenin
onarlmasn salayabileceklerdir.
Nanosistem sistemleri (2010-2015) evresinde, nanoaletler nihai
hedeflerine ulamak iin birlikte alacaklardr. Burada en nemli husus, a
ierisinde birlikte alacak olan ana bileenleri bir araya getirmek olacaktr.
Bu balamda, proteinler ve virslerin birlikte kk bir pili oluturabilecekleri
ve kk nanoelektomeknik cihazlarn kanser hcrelerini tespit ederek tekrar
remelerine engel olabilecekleri ngrlmektedir.
Molekler nanosistemler (2015-2020) evresi, akll molekler ve
atomik cihazlarn ortaya kmaya balayaca bir evre olacaktr. Bu evrede,tm doa ve insan yapm malzemelerin sahip olduklar temel yap bloklar
zerinde benzersiz bir kontrol salanabilecektir. Ancak bu evre halihazrda
bulank bir grnt arzetmektedir. Bu evrede aratrmalar k-madde
etkileimi, insan-makina arayzleri ve molekllerin dizayn iin atomik
manipulasyonlar zerine gerekleecektir.
Saxton (2007), yukarda belirtilen evrelere ilave olarak 2020nin
tesini kapsayan Tek olma evresini de nermektedir. Bu evrede,toplumlarn bugnk toplumlardan tamamen farkl bir durumda olaca ve
akll robotlarn insanlarn yerini almaya balayaca ngrlmektedir.
Roco (2007), 2000 ylnda bilim ve teknolojilerde tam olarak bir
yaknlama gerekletiini ve bu aamadan sonra nanolek seviyesinde
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
41/218
20
0.1 nm1 nm10 nm0.1 m1 m
10 m0.1 mm1 mm1 cm01 m
Nanolekkanunlarnn
KullanmBiyolojik PrensiplerBiliim teknolojisi
Entegrasyon bilgisi
1940 1960 1980 2000 20402020 21nci Yzyl
RobotlarBiyomimetik
GdmldzenlemeDevrimsel
Nano-DnyayaUlam
Sistem Yaratma
Kesien B&T Kesien Tek. Farkl Sistemler
Makro
Mikro
Nano
Yukardan Aa
Aadan Yukar
Zaman
sistemlerin gelitirilmeye balayacan belirtmitir. ekil-4de belirtildii
zere, 2000 ylndan itibaren sistem gelitirmeye ynelik almalar hz
kazanarak devam etmive hala devam etmektedir. 2020 ylndan itibaren ise
gdml molekler ve makromolekler dzenlemeler, robotlar, biyonik
yaplar ve devrimsel yaklamlar gibi yeni sistem mimarileri oluturulmayabalanacaktr.
ekil-4:Nanoteknolojinin Geliim Evresi ( Roco, 2007)
Son beyl ierisinde nanolek aratrma alanlar, aktif nanoyaplar
ve nanosistemler, ila alannda molekler ve biyolojik sistemleri, elektronik ve
ileri malzemelerin temel paradigmalarn deitirecek entegre nanoteknoloji
uygulamalarna ynelmitir. Bu yeni mimari yaplar; daha kk bilgisayar vetransistrler, kanser ve kronik hastalklar tedavi yntemleri, yapay organlar,
elektronik kat ve renk deitiren elbiseler ile hammadde ve enerji tasarrufu
iin klasik endstriyel srelerin deimesi olarak gsterilmektedir. Yaplacak
AR-GE almalar ile, nanoyaplar ve malzemelerin davranlar arasndaki
etkileimler ve canl sistemlerin temel yaptalarnn karakteristikleri
renilebilecektir.
2. NANOTEKNOLOJNN TARHSEL GELM
Nanoteknoloji, yaklak son on ylda ortaya atlan bir kavram olmakla
birlikte, dnyada konu ile ilgili 1950li yllardan beri ok youn aratrmalar
yaplmaya balanmtr. Nanometre birimi ile llen boyutlara sahip bu yeni
teknolojinin, mevcut teknolojik kazanmlar ok daha ileri dzeylere
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
42/218
21
tayaca ngrlmektedir. Mevcut teknolojiler, maddelerin bilinen fiziksel
zelliklerini konu almakla birlikte, nanoboyutlara inildiinde kuantum etkisi
diye adlandrlan ve malzemenin bykl ile deien yeni zellikler ortaya
kmaktadr.
Maddelerin minyatrletirilmesi kavram, nl fiziki Richard P.
Feynman (1918-1988) tarafndan ortaya atlmtr. Feynman, kuantum
elektrodinamii sahasnda yapm olduu almalarla, 1965 ylnda Fizik
Nobel dln kazanmtr. Feynman tarafndan 29 Kasm 1959da,
Amerikan Fizikiler Cemiyeti yllk toplantsnda Theres Plenty of Room at
the Bottom- An Invitation to Enter a New Field of Physics; Aada ok Yer
Var: Fiziin Yeni Bir Sahasna Davet bal altnda yaplan konuma,
nanobilim ve nanoteknoloji ann balang noktas olarak kabul
edilmektedir. Feynman, gelecekte pek ok atomun istenilen ekilde
dzenlenebilecei ngrsn yapm, Britanica Ansiklopedisinin tamamnn
bir inenin ucu kadar kltlebileceini, yaplmas gereken tek eyin
ansiklopedi de yazan tm yazlar 25.000 kez kltmek olduunu belirtmitir.
Feynman ayrca, dnyada o ana kadar elde edilmi olan tm bilgilerin, 35
sayfada toplanabileceini iddia etmitir (Feynman,[web],1960).
Feynman konumasnda; atom ve molekler boyutta retim
yaplabilirse birok yeni keiflerin yaplabileceini, bu kapsamda ncelikle
nanolekte zel lme ve retim yntemlerinin gelitirilmesi gerektiini
belirtmitir. Feynman, gelimi mikroskoplar ve yeni retim metotlar gibi
gnmz nanoteknolojisinin nemli etmenlerinin gelitirilmesi ynnde
ngrlerde bulunmu, doal yaamdan rnekler vererek ok kk bir
hacme ne kadar ok fonksiyon ve bilginin sdrlabileceini gstermitir.
Feynman, kk yaplarn retilmesinden salanacak avantajlar rnekler
vererek aklarken, 2000'li yllara gelindiinde insanlar geriye dnp
baktklarnda, 1960l yllara kadar hi kimsenin bu ynde neden ciddi bir
alma yapmadklarn merak edecekler diyerek konunun ne denli nem
arzettiini belirtmitir.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
43/218
22
Nanoteknoloji, 1970 yllarn sonunda gelecein anahtar teknolojileri
arasnda grlmeye balanmtr. Nanoteknoloji terim olarak ilk defa Japon
bilim adam Norio Taniguchinin Nanoteknolojinin Temel Konsepti zerine
(On the Basic Concept of Nanotechnology) adl makalesinde kullanlmtr.
Feynmann ngr ieren hipotezleri K. Eric Drexlerin 1986da yaymlanan Engines of Creation: The coming Era of Nanotechnology-Motorlarn
Yaratl: Nanoteknolojinin Yaklaan a isimli kitabnda daha iyi
anlalmaya balanmtr (Hunt ve Mehta, 2006 ). Drexler, atomlarla, canl
hcrelerden ok daha kk, mevcut makinalardan ok daha gl ve hafif
ve kendi kendini kopyalayan nanolek seviyesinde makinalar
retilebileceini iddia etmitir ( Drexler,1986 ).
1975 ylnda, ABD Ulusal Bilim Vakf tarafndan mikron seviyesinin
altndaki yaplar iin niversite tabanl aratrma ve gelitirme tesisleri
kurulmas nerisini ileri srlmtr. Bu konuda Massachussett Teknoloji
Enstits (MIT), Berkeley, Cornell niversiteleri bata olmak zere birok
niversite, alma yapmak zere mevcut tesislerini (temiz odalar,
mikroretim tesisleri vb) gelitirmeye balamlardr. Szkonusu bu
niversiteler, mikron-alt konularda daha fazla renci yetitirilmesi ynnde
blmler ve kurslar amlar, bu konuda yksek lisans-doktora seviyesinde
renci yetitirmilerdir (Uldrich ve Newberry, 2005).
1981 ylnda Heinrich Rohrer ve Gerd Karl Binning tarafndan,
elektron mikroskobuyla grlemeyen atom paracklarn 2000 kez bytme
zellii bulunan ve atomik lekte znrlk salayan Tarama Tnel
Mikroskobu kefedilmitir. Mteakiben 1986 ylnda; G.Binnig, C.F.Quate ve
Ch.Gerber, Atomik Kuvvet Mikroskopunu kefetmilerdir. Heinrich Rohrer ve
Gerd Karl Binning, Tarama Tnel Mikroskobunun kefi sebebiyle fizik
alannda Nobel dl kazanmlardr.
1989 ylnda IBMde teorik kimyac olan ve molekler elektronikle
ilgilenen Ari Aviram, mikroretim ve molekler elektronik alanlarnda
uzmanlarn biraraya geldii yllk konferanslar serisini balatmtr. Bu
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
44/218
23
konferanslar sayesinde toplumda nanoteknoloji farkndal yaratlmaya
balanmtr. 1990 ylnda ise, IBMde alan Don Eigler ve Erhard
Schweizer isimli bilim adamlar, 35 Xenon atomunu ileyerek nikel bir yzeye
IBM logosunu yazmlardr. Bu logonun cmle sonuna konulan nokta
iaretinin kaplad alana yaklak 350 milyon kez sabilecei aklanmtr.
1991 yl ierisinde Japon aratrmac Sumio Lijima, 1985 ylnda
kefedilen karbon nanotpleri retmitir. Ayrca 1986 ylnda kefedilen
Atomik Kuvvet Mikroskopu (AFM) ilk kez canl hcreler zerinde kullanlm,
antikorlarn etkileri ve canl alyuvarlarn tuzluluk deiimleri gzlemlenmitir.
2000 yl, ABD ve nanoteknolojinin gelecei asndan nemli bir yl
olmutur. Nanoteknoloji konusunda nemli bir adm olarak nitelendirilen
Ulusal Nanoteknoloji nisiyatifi dnemin ABD Bakan Bill Clintonun
direktifleriyle oluturulmutur. Bu tarihten itibaren dnyada birok lke kendi
inisiyatiflerini oluturmaya balamlardr. 2002 ylnda, askeri alanda
nanoteknoloji rnleri retmek maksadyla Massachusetts Teknoloji
Enstits bnyesinde Askeri Nanoteknoloji Enstits kurulmutur
(Roco,2007).
2006 ylnda ise, kansere kar ila datm iin nanoparacklar
kullanlarak vcudun belirli blgelerine mdahele etme yetenei
gelitirilmitir. Bu konuda Harvard Tp Fakltesi, MIT, Harvard Kanser
Nanoteknoloji Mkemmeliyet Merkezi ve Gwangju Bilim ve Teknoloji
Enstits (Kore)nden bilim adamlar, nanoparacklarn kanser tedavisinde
baaryla kullanldn aklamlardr.
3. NANOTEKNOLOJNN BLMSEL YAKLAIMLARI
Nanoteknoloji ile ilgili almalar yapan bilim adamlar, 1 ile 100 nm
lei ierisinde kalacak ekilde malzeme ve aygt retmek zere yapm
olduklar deneylerde yukardan-aa (top-down) ve aadan-yukar
(bottom-up) yaklamlar olmak zere iki ayr yaklam kullanmaktadrlar.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
45/218
24
Yukardan-aa yaklam, malzemelerin minyatrletirilmesinin yannda
nanolekli yaplarn makinada ilenmesi ile retilmesi, aadan-yukar
yaklam ise, molekler nanoteknoloji olarak tanmlanmaktadr (Arnall,
2003).
a. Yukardan-Aaya (Top-Down) Yaklam
Yukardan-aaya yaklam, molekler boyutta alan ok
yksek oranda kltlm nanoyaplarn fabrikasyonu ve imal edilmesi
yntemlerini ifade etmektedir. Bilim adamlar bu yaklam erevesinde kaba
malzemeyi alp daha kk paralara blme ilemini gerekletirmilerdir.
Ayn yaklam bugn kullanlan bilgisayar ipleri, minik hafza ve veri
depolama birimlerinde ve bilgisayarlarda kullanlan birletirilmi elektrik
devrelerinde grlmektedir. Yukardan-aa yaklam; mevcut mikroretim
tekniklerinin gelecekteki kazanmlar zerine kurulmu bir yaklamdr.
Geleneksel endstriyel teknolojilerinin nanoteknoloji ile deiimini
ngrmektedir.
Mikro-fabrikasyon veya nano-fabrikasyon olarak adlandrlan
yukardan-aaya yaklamnda, halihazrda kullanlan bilgisayar iplerindendaha kk yaplar iin gelimi litografi (tabask) teknii kullanlmaktadr.
Fotolitografi teknii ile 100 nm st bilgisayar ipleri ve dier mikroelektronik
cihazlar, elektronik n litografisi ile de 20 nmye kadar olan yaplar
retilmektedir.
Halihazrda bu yaklamn en ok gelitii alan yariletken
endstrisidir. Bu endstri, hzl bir ekilde nanometre alt alanlarna girmekte
ancak yksek doruluklu ilemler yaplabilmesi iin pahal cihazlaragereksinim duymaktadr (Heeren,2005a; Meyyapyan,2005). Sonu olarak;
yukardan-aaya yaklamnn nanomalzemeler retmek iin olduka pahal
bir sre olduu dnlmektedir.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
46/218
25
b. Aadan-Yukarya ( Bottom-Up) Yaklam
Aadan-yukarya yaklam, molekler boyutta sistemler reterek
daha byk sistemlerin kontrol edilmesi, organik veya inorganik yaplarn,
maddenin en temel birimi olan atomlardan balayarak atom atom ve moleklmolekl ina edilmesi yntemlerini ifade etmektedir. Bu yaklamn bilinen en
nemli aleti, taramal u mikroskobudur. Karbon nanotp ve fullerenler, bu
yaklam ierisinde tanmlanabilecek tipik rneklerdir. Karbon nanotpler,
1991 ylnda iletim elektron mikroskobu kullanlarak karbon atomlarnn tp
oluturmak maksadyla yanyana getirilmesi ile oluturulmutur. Karbon
nanotplerin; gerilme kuvvetinin demirden 100 kat, elektron hareketliliinin
ise mevcut transistrlerden 1000 kat daha fazla, elektron yaylmnn
metallerden 100 kat daha iyi ve termal iletkenliinin elmastan ok daha fazla
olduu tespit edilmitir. Ayrca, karbon nanotplerin younluunun
aluminyumun yars kadar olduu ve metalik/ yar iletken zellikler tad
grlmtr.
Karbon nanotplerin bu zelliklerinden yararlanarak birok
uygulama alan gelitirilmitir. Karbon nanotpler kullanlarak yaplan dz
ekranlar bu uygulamalara tipik bir rnektir. Karbon nanotplerle, yksek s
iletimi salayan kompozit malzemeler, yksek enerji depolayabilen, yksek
verim salayan, yksek yaam dngs ve yksek gvenlie sahip ift
katmanl kapasitrler yaplabilmektedir ( Ichimura ve Yumura,2007 ).
Aadan-yukar yaklamnda, nano yaplar oluturmak iin
atomlar ve molekller kullanlmaktadr. Bu yaklam, nanomalzemeler
yapmak iin onlardan daha kk aletlere duyulan ihtiyac ortadan
kaldrmtr. Bunun yerine szkonusu malzemelerin doada var olduuekilde atomlardan ve molekllerden yaplmas hedeflenmitir. Atom
seviyesinde montaj yapmak bu metodun en nemli zorluu olarak ortaya
kmaktadr. Bu yaklamda tanmlanan bir teknik olan kimyasal kendi kendini
dzenlemede (Self-Assembly) deiik atomlar, molekller ve
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
47/218
26
nanomalzemeler, birbirleriyle kararak tek geometri ve elektronik yaplar
nedeniyle istikrarl ve ok iyi tanmlanmyaplara dnmektedirler.
Su gibi svlar ierisinde yzen partikller hareketlerini,
evresindeki hareketli olan su molekllerinin arpmasndan dolaysalamaktadr. Bu arpmayla birlikte partikller geliigzel bir biimde
hareket etmektedirler. Buna benzer ekilde, atomlarn da kinetik
enerjilerinden kaynaklanan rastgele hareketleri olmaktadr. Hangi atomun, ne
kadar hareket edecei scaklk ve atomlar arasnda onlar tutan ban gcne
baldr. Bu durumun en ak rnei, 1990 ylnda IBMden bilim adamlarnn
taramal u mikroskobu kullanarak nikel yzey zerine xenon atomlar ile
yazd IBM logosunun yazlmasnda grlmtr. Atomlarn belirlenen
pozisyonda sabit kalabilmeleri iin nikel yzey teorik olarak scakln
olmad mutlak sfra (-273.16 0C) kadar soutulmutur. Bu dk scaklkta
atomlarn kinetik enerjileri neredeyse sfr noktasna yaklamaktadr.
Ticari aletleri retmek iin bu kadar dk scaklk elde etmenin
pratik ve ekonomik olmad gzlenmitir. Ancak bilim adamlarnn atomlar
dzenleme kabiliyetleri, aadan yukar yaklamn uygulanabileceine dair
bir gsterge olmutur. Bu olay ayn zamanda nanoteknolojinin deneysel bir
bilim olarak ortaya kmasnn bir iareti olarak deerlendirilmitir .
4. NANOTEKNOLOJDE KULLANILAN ARALAR
Canl bakterilerin izlenmesi ynnde ince lenslere sahip k
mikroskoplar ile yaplan almalarn aksine gnmzde, nanomalzeme ve
nanoyaplar zerine yaplan almalarda ok daha karmak ve ok daha
gl cihazlar kullanlmaktadr.
Normal k mikroskoplar moleklleri grmek iin yeterli gce sahip
deildir. Ik mikroskoplar normal boyutlar 1000 kat daha artrma yeteneine
sahip olup beyaz k ile grnebilen en kk objeler 200 nm byklnde
olmaktadr. Bu alanda aratrma yapan bilim adamlar, molekller, bileenler
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
48/218
27
ve nanomalzemeler zerinde almak zere genellikle k yerine elektron
mikroskobu kullanarak inceleyecekleri rnekleri bytmektedirler.
a. Elektron Mikroskoplar
Elektron mikroskoplar adndan anlald gibi elektron demeti
kullanmaktadrlar. Bir elektron demeti bir malzemeye arpt anda birtakm
elektron ve n yaymaktadr. Szkonusu nlarn ve elektronlarn kaynaklar;
malzeme atomlarnn bileimi hakknda bilgi salayan X-Inlar, malzeme
atomlarnn elektronik yaps hakknda bilgi veren katot mas, malzeme
atomlarnn bileimi hakknda bilgi veren auger elektronlar, malzeme
atomlar ve yzey yaps hakknda bilgi salayan birincil ve ikincil geri salan
elektronlar olarak snflandrlmaktadr (Erko,2007)
Bilim adamlar, nanomolekllerin zellikleri hakknda alma
yapmak zere eitli elektron mikroskoplar kullanmlardr. Bunlar;
- Taramal Elektron Mikroskobu (Scanning Electron Microscope)
- letim Elektron Mikroskobu (Transmission Electron Microscope)
- Analitik Elektron Mikroskobu (Analytical Electron Microscope)olarak sralanmaktadr.
rneklere ve ihtiya duyulan bilgilere bal olarak, bu cihazlar
nanometre leinde almak zere dizayn edilmilerdir. Elektron
mikroskoplar, rnekleri 10 ile 1.000.000 kez arasnda bytmek iin
elektronlardan yararlanmaktadr (Williams ve Adams, 2007).
(1) Taramal Elektron Mikroskobu (TEM)
Taramal Elektron Mikroskobu (TEM), ince veya kaln yzeyleri
taramak iin odaklanmelektron nlarn kullanmaktadr. TEM, grntleri,
boyutlu mikroskoplar gibi daha grnr hale getirmekte ve ok iyi bir
znrlk salamaktadr. Bu znrlk, 5 ile 10 nm metre veya 10 ile
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
49/218
28
100.000 kez bytme zelliine sahiptir. En yeni TEMlerden bazlar ise 1
nm znrlkte, 1.000.000 kez bytme kabiliyetine sahiptirler.
(2) letim Elektron Mikroskobu (EM)
letim Elektron Mikroskobu (EM), kalnl 100 nmden az olan
rnekleri aratrmak iin yksek enerjili elektron n kullanmaktadr. Elektron
n bytlmek istenen nesneye ynlendirilmekte, elektronlardan bazlar
nesne tarafndan emilirken veya nesne zerinden srarken, dierleri
nesnenin iinden geerek malzemenin bytlm grntsn
oluturmaktadr. EMlerin znrlkleri, yaklak 0.1 ile 0.2 nm civarndadr.
Elektron mikroskoplar, nanolek seviyesindeki ok kk rneklerin
grlmesi ve rneklerin; ekil ve boyutlarnn, yaplarn, element ve bileen
miktarlarnn, atom ve molekllerin dzenlerinin ve zelliklerinin daha iyi
analiz edilebilmesi iin yksek enerji elektron nlar kullanmaktadr
( Williams ve Adams, 2007).
EM, nanoteknoloji ile uraan bilimsel evrelerde gl ve
yaygn bir ekilde kullanlmaktadr. Yar iletkenlerde bulunan nanokristallerin
bilimsel dergilerde baslan fotoraflarnn ou bu mikroskop tarafndankaydedilmitir. EM ile yar iletken nanokristal atomlar kolaylkla
grlebilmektedir.
(3) Analitik Elektron Mikroskobu (AEM)
Malzemelerin yaplarn ve kimyasal karakteristiklerini atom
atom lebilme kabiliyeti, nanobilim ve nanoteknolojinin gelecei asndan
ok nemli bir gelime olarak grlmektedir. X-n ve elektron spektrometregibi analitik cihazlarla donatlmEMler, Analitik Elektron Mikroskobu (AEM)
olarak adlandrlmaktadr. Bu cihazlar, elektronlar malzemelere gei
yaptnda elektronlardaki enerji kaybn lmektedir. Bu lmler, karbon
atomlar ve nitrojen atomlar ile demir ve nikel atomlar arasndaki farkllklar
gstermektedir.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
50/218
29
AEMlerin olduka yksek performanslar, bilim adamlarna 0.1
nmye kadar olduka yksek oranda znrle sahip grntler
salamaktadr. AEM ayrca, malzemelerin atomik bileimleri, molekler
balar ve elektriki iletkenlii ile ilgili bilgiler salamaktadr. Aratrmaclar
AEM vastasyla, nanomalzemelerin moleklleri ve nanomalzemelerdenyaplm cihazlarn performans ve zellikleri ile ilgili detayl bilgi elde etme
ansna sahip olmulardr.
b.Tarama Ulu Mikroskoplar (TUM)
Tarama Ulu Mikroskoplar; atomdan nanolee kadar olan
malzemelerin yzey karakteristiklerini incelemek amacyla kullanlan
mikroskoplardr. Bu mikroskoplar, sabit veya karlabilir ulara sahiptir. Bu
ular, marsn yzeyini aratran kara arac gibi yzeyi tarayarak ykseklikleri,
elektrik veya yzeydeki dier deiiklikleri kayt etmektedirler. Ularn aa
yukar hareketi, lazer nlar tarafndan llmekte, n titreimi eklindeki
sallanmlar, yzeyde grnt elde eden optik dedektr tarafndan
llmektedir.
(1) Tarama Tnel Mikroskobu (TTM)
lk tarama ulu mikroskop, 1981 ylnda, Heinrich Rohrer ve
Gerd Karl Binning tarafndan IBMin sviredeki Zrih Aratrma
Laboratuarlarnda kefedilen, elektron mikroskobuyla grlemeyen atom
paracklarn 2.000 kez daha fazla bytme zellii bulunan ve atomik
lekte znrlk salayan tarama tnel mikroskobudur. Bu devrimsel
mikroskop, malzemelerin yzeylerinin elektriki karakteristiklerini lmek iin
sabit u kullanmaktadr. Bu icat, 1986 ylnda Heinrich Rohrer ve Gerd KarlBinninge Fizik alannda Nobel dl kazandrmtr. TTM, ok yksek vakum
ortam gerektirmesi ve ok hantal bir yapya sahip olmasna ramen birok
akademik ve endstri evresi tarafndan iletken malzemeleri grntlemek
amacyla kullanlm ve yzey bilimcileri tarafndan tercih edilmitir
(Kaiser, 2006).
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
51/218
30
TTMde kullanlan u tipine bal olarak birok eit grnt
elde edilebilmektedir. TTM, rnek malzemeyi taramak iin ok ince, tek atom
byklnde bir u kullanmakta, elektronlarn dalgaya benzeyen ve
tnelleme denilen zelliinden yararlanmaktadr. Bu zellik, bilim adamlarna
tek atomlarn yksek znrlkte grntlenmesine yardmc olmaktadr.Sivri u, iletken yzeylerde 0.2 nm znrlkte grnt yakalayabilmek iin
kullanlmaktadr. Bilim adamlar, ucun hareketlerini izleyerek malzeme yzeyi
hakknda tek bir atomu bile grebilecek ekilde detayl bir veri elde imkanna
sahip olmulardr.
(2) Atomik Kuvvet Mikroskobu (AKM)
Atomik Kuvvet Mikroskopu, 1986 ylnda G.Binnig, C.F.Quate
ve Ch.Gerber isimli bilim adamlar tarafndan kefedilmitir. TTMnin aksine
AKM, ak havada altndan dolay ok yksek vakuma gerek
duymamakta, iletken, iletken olmayan, organik veya inorganik malzemelerin
grntlenmesinde kullanlmaktadr. Kullanm ok daha kolay ve daha esnek
olmasndan dolay endstri ve akademik evre tarafndan youn bir ekilde
kullanlmaya balanmtr.
AKM, yzey topografisini angstrom () (10-10 m) mertebesinden
100 mikrona () kadar grntleyebilme kabiliyetine sahip bir mikroskoptur.
Bu cihaz ile molekller aras kuvvetler hassas bir ekilde llebilmi, zel bir
hazrlama ilemi gerektirmeden malzemeler her ortamda grntlenebilmitir
(nar ve dierleri,2005). AKM, malzeme ile ilgilenen tm teknolojilerde
yaygn olarak kullanlmaya balanmtr. AKM, bata gda, evre ve tp
teknolojileri olmak zere hemen hemen tm teknolojik alanlarda, ince ve
kaln film kaplamalar, seramik, alam, cam, metal, polimerler ve yariletkenler gibi malzemelerin incelenmesi maksadyla kullanlmaktadr.
AKMde, incelenecek malzemenin fotorafn oluturmak iin
ap 100 nmden daha kk olan ok ince silikon bir u kullanlmtr. Silikon
u malzeme yzeyinde hareket ederken malzeme zerindeki atomlar silikon
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
52/218
31
utaki atomlar itmekte, silikon ucun ykseklii ayarlanarak malzeme
yzeyine uygulanan kuvvetin sabit kalmas salanmaktadr. Kymetlendirme
mekanizmas, ucun yukar aa hareketlerini kaydederek bu bilgileri rnek
malzemenin yzeyinin boyutlu resmini oluturacak olan bilgisayara
aktarmaktadr. Bylece tam yzey topografyas kesin ykseklik bilgisiylebirlikte kaydedilebilmekte ve yzeydeki her bir atom grlebilmektedir.
AKM ve TTM, grnt elde edilmesinin yannda nanoyaplarn
oluturulmasnda da kullanlmaktadr. IBMdeki bilim adamlar sadece dz bir
yzeydeki her bir atomu hareket ettirerek yalnz IBM logosunu oluturmam
ayn zamanda TTMyi kullanarak 48 demir atomu ile dairesel bir yap
meydana getirmilerdir. Bu yap plak gzle grlebilmitir.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
53/218
NC BLM
NANOTEKNOLOJNN POTANSYEL ARATIRMA, UYGULAMA
ALANLARI VE AVANTAJLARI
1.GR
Nanobilim ve nanoteknoloji, makroskobik seviyedeki malzemelerin
zelliklerinden ok daha farkl bir yapya sahip nanolekli malzemeler
iermesinden dolay, fizik, kimya, malzeme bilimi, biyoloji ve mhendislik gibi
bilimsel aratrma alanlar ile tp, enerji, evre, elektronik, muhabere,
bilgisayar, retim ve malzeme gibi teknolojik alanlarda ok geni uygulamapotansiyeline sahiptir. Birok bilim adam nanomalzemelerin, nmzdeki
dnemlerde yeni nesil tketim rnlerinde, minyatrletirilmi bilgisayar
iplerinde, nanolek sensrlerde, DNA molekllerini sralayan cihazlarda,
entegre mikrosistemler ve biyoteknoloji gibi alanlarda ok fazlasyla etkili
olacan ngrmektedir (Miyazaki ve Islam, 2007).
Nanoteknoloji, her ne kadar yeni bir alan olarak grlse de doada
bir ok ortamda uygulama alanlarna sahiptir. Bilim adamlar iin doada var
olan bu uygulamalar birer yol gsterici olmutur. Baka moleklleri bir arada
tutan balar oluturan, gerektiinde bu balar koparan ve yeniden
dzenleyen enzimler, doada var olan molekler makinalara gzel bir
rnektir. Lotus (beyaz nilfer) iei, kpek bal derisi ve geko kertenkelesi
nanoteknoloji uygulamalarnn grld rneklerden sadece birkadr.
Lotus iei, amurlu ve kirli ortamlarda yaayan ancak yapraklarsrekli temiz olan bir bitki eididir. Yapran yzeyinde bulunan mikro ve
nano boyutlarndaki hidrofobik tyck yaplar sayesinde, yaprak zerine
den su damlalar yzeyde tutunamamakta, yapran topraa doru eimli
olmas sebebiyle de aa doru kayarken toz, kir vb.maddeleri beraberinde
gtrmektedir. Dolaysyla nano ve mikro seviyesindeki bu yaplar sayesinde
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
54/218
33
lotus iei srekli olarak temiz kalmaktadr. Lotus ieinin bu zellii,
nanobilim ile uraan aratrmaclara boyalarn, kumalarn, camlarn ve
dier birok yzeyin kuru kalmas ve kendi kendini temizleyebilme
yeteneinin kazanlmasna ynelik almalar yapmaya yneltmitir.
Almanyada bu kapsamda lotus etkisi yaratan Lotusan isimli cephe
kaplama malzemesini retilmitir. Bonn niversitesinden Profosr Dr.
Wilhelm Barthlott, 70li yllarda Lotus ieinin etkilerini ve zelliklerini
aratrmaya balam, elektron mikroskobu altnda yapt incelemelerde, bu
iein temiz kalmasn salayan balmumu kristallerinden oluan nano
seviyede ukur ve tepecikli yaplar tespit etmitir. Barthlott, bu almasn
endstriye uyarlayarak 1990l yllarda patentini almtr (Canadian Patent
Database, [web],2007).
Nanoteknolojinin doadaki yansmalar Lotus iei gibi birok
canlda kendisini gstermektedir. Bonn niversitesinde yaplan dier bir
aratrmada su rmceinin yaps incelenmitir. Dere kenarlarnda, balklar
avlamak zere suya dalan ve bu balklar zehirli sryla bayltan bu
rmcek, dnte karaya kuru olarak kmaktadr. rmcein yaps
incelendiinde, vcudunu saran nano seviyedeki tylerden oluan bir rt
sayesinde bu zellii kazand tespit edilmitir. Bu kapsamda, su
rmceinin yaps rnek alnarak Denkendorf Tekstil ve leme Teknii
Enstitsyle yaplan almalar neticesinde suyu iten bir kumagelitirilmitir
( EC Report,2004, Patschull,2005).
Doada kendiliinden var olan nanoteknoloji uygulamalar, yakn bir
gelecekte bilim adamlarnn youn almalar kapsamnda bata
nanomalzemeler, nanoelektronik, ve nanobiyoteknoloji olmak zere birokalanda kendini gstermeye balayacaktr.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
55/218
34
2. NANOTEKNOLOJNN POTANSYEL ARATIRMA VE UYGULAMA
ALANLARI
Kimya, fizik ve biyoloji gibi bilim alanlarndan balayp salk,
mhendislik ve elektronik uygulamalarna kadar uzayan genibir alanda yeralacak olan nanobilim ve nanoteknoloji, zellikle nanomalzemeler de
meydana gelecek gelimelerle birlikte, 21nci yzyln en nemli teknolojik
geliimi olacak ve gnlk yaamn birok alannda etkisini gsterecektir.
Nanoteknoknolojinin ksa, orta ve uzun vadede etkisini gsterecei
potansiyel aratrma ve uygulama alanlar; Nanomalzemeler, Elektronik ve
Biliim Teknolojileri, Salk ve la, Enerji ve evre, Ulam, naat, Gda ve
Tarm, Tekstil, Havaclk ve Uzay ile Savunma sektrleri olmak zere toplam
10 alanda incelenmitir.
a. Nanomalzemeler
leri malzemelerdeki gelimelerin kilit rol, bu malzemelerin kk
leklerde kontrol edilmesine dayanmaktadr. Malzemelerin nanolek
boyutlarnda gelitirilebilmesi, zelliklerinin anlalmas ve kontrol edilmesi ile
eitli zelliklere, fonksiyonlara ve uygulamalara sahip yeni malzemeleryaratmak mmkn olacaktr. Nanomalzeme, 1 ile 100 nm arasndaki
boyutlarnda bulunan metal, seramik, organik molekler topluluk, polimerik ya
da kompozit malzemelere verilen genel bir isimdir. Nanomalzemeleri
geleneksel malzemelerden ayran en nemli parametre, tanecik yaplarnn
bykldr. Geleneksel malzemelerin aplar mikrondan milimetreye
kadar uzanan bir seviyede olurken, nanomalzemelerin aplar 1-100
nanometre arasnda deimektedir.
Nanomalzemeler, gnlk yaamda yer alan birok rnn
gelitirilmesinde kullanlmaya balanmtr. Su geirmez nanofiberlerden
yaplan kayak malzemeleri ve kil polimer nanokompozitler kullanlarak
yaplan tenis toplar bu rnlere verilebilecek gzel rneklerdir. Bu rnler
klasik rnlere nispeten daha salam, daha uzun mrl ve daha hafif
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
56/218
35
olmaktadr. Bunlarn yannda aadan yukar (bottom-up) yaklam ile,
malzeme bloklar retilmeye balanmtr. Bu yaklam erevesinde retilen
cihazlar sistematik bir biimde atom atom ve molekl molekl ilenerek
oluturulduundan, yeni ve farkl karakteristikler kazandrlabilmektedir.
Nanomalzemeler arlkl olarak, nanoanalitik, nanobiyoteknoloji
ve nanokimya gibi alanlarda kullanlmaktadr. Ayhan (2004), ticari neme
sahip nanotaneli malzemelerin uygulamal alanlarna gre genel olarak be
ana grup altnda toplandn belirtmektedir. Bunlar; Basit Metal Oksitler:
Silika (SiO2), Titanya (TiO2), Almina (Al2O3), Demir oksit (Fe3O4, Fe2O3),
inko oksit (ZnO), Ceria (CeO2), Zirkonya (ZrO2), Kark Oksitler: Indium-
kalay oksitler (In2O3-SnO2), Antimon-kalay oksitler, Titanatlar: Baryum
Titanat (BaTiO3 ), eitli Kark Oksitler, Oksit Olmayan Seramikler:
Metaller, Yar iletkenler, Tungsten Karbr eklinde snflandrlmtr
(Ayhan, 2004).
Nanomalzemeler, nanoteknolojinin dier alanlarda
uygulanabilmesi iin temel tekil etmektedir. Getiimiz 20 yl ierisinde,
metal, seramik, polimerik malzemeler ve kompozit malzemelerden oluan
nanoyapl malzemelerin, sanayi, biyomedikal ve elektronik uygulamalar
zerine ok sayda alma yaplmtr. Kuantum noktalarla yaplan
aratrmalar sayesinde nanoelektroniin hz kazanmasna katk
salanabilecek, biosensrler ile nanobiyolojide devrim yaratlabilecek ve
daha fazla dirence sahip yeni seramiklerin retilmesi ile de enerji
depolamada byk kazanmlar gerekleebilecektir.
Nanolek seviyesindeki tek boyutlu malzemeler, ince filmler veya
yzey kaplamalar gibi katmanlar eklinde tanmlanmaktadr. Bilgisayaryongalarndaki baz zellikler bu kategori ierisinde deerlendirilmektedir. ki
boyutlu nanolek seviyesindeki malzemeler, nanokablolar ve nanotpleri
iermektedir. boyutlu nanolek seviyesindeki malzemeler ise kelti,
koloit ve kuantum noktalar gibi paracklardr.
-
7/25/2019 Yusuf Ozer
57/218
36
Nanomalzemeleri dier malzemelerden ayran en nemli iki
zellik, artrlm yzey alan ve kuantum etkileridir. Bu faktrler, reaktiflik,
diren, sertlik ve elektriksel zellikleri artrabilmekte ve deitirebilmektedir.
Paracklarn boyutlar azaldka, yzeydeki atom says oran artmaktadr.
rnek olarak; 30 nm boyutundaki parack iin yzeyindeki atom oran % 5iken, 10 nm iin bu oran % 20ye kmaktadr. Bundan dolay,
nanoparacklar byk paracklara gre daha yksek yzey/hacim oranna
sahiptirler. Bu durum, nanoparacklarn, byk paralara nazaran daha
duyarl olmasn salamaktadr. Kuantum etkiler, maddelerin boyutlar
nanolee doru azaldka maddenin zelliklerini etkilemeye balayarak
optik, elektrik ve manyetik zelliklerini deitirebilmektedir.
Nanomalzemeler boyutlarna; tek boyutlu nanolek malzemeler,
ift boyutlu nanolek malzemeler ve boyutlu nanolek malzemeler gre
kategoride incelenmektedir.
Tek boyutlu nanomalzemeler, elektronik cihaz retimi, kimya ve
mhendislik gibi alanlar iin gelitirilmekte ve bu alanlarda kullanlmaktadr.
Silikon entegre devre endstrisinde, birok cihazn dzgn bir ekilde
alabilmesi iin ince filmler byk nem arz etmektedir. Tek atom veya
moleklden oluan tek katmanlar, kimyada dzenli olarak yaplmakta ve
kullanlmaktadr. Bu katmanlar karmak bir yap ierse de, atomik dzeyden
yukar doru gidildike zellikleri ve oluumlar daha iyi bir ekilde
anlalmtr.
Tpler ve teller gibi ift boyutlu nanomalzemeler, bilimsel
evrelerde zerinde allan en nemli konulardan birisidir. Bu malzemelerin
yeni elektriksel ve mekanik zellikleri, szkonusu malzemeler zerinde younaratrmalar