Nanoteknoloji

Nanoteknoloji fikirleri ilk olarak bilim adamı Richard Feynman'ın 29 Aralık 1959'da Caltech'teki Amerikan Fizik Derneği toplantısında yaptığı "There's Plenty of Room at the Bottom" adlı konuşmada kullanılmıştır. Feynman, daha küçük aletler inşa etmek ve bu ölçekte çalışmak için atomları tek tek hareket ettirmenin bir yolunu tarif etti. Yüzey gerilimi ve Van der walls kuvveti gibi özellikler çok önemli hale gelecektir.

Feynman'ın basit fikri mümkün görünüyordu. "Nanoteknoloji" kelimesi Tokyo Bilim Üniversitesi Profesörü Norio Taniguchi tarafından 1974 tarihli bir makalede açıklanmıştır. Nanoteknolojinin malzemeleri bir atom ya da bir molekülle değiştirme işi olduğunu söyledi. 1980'lerde bu fikir, nano ölçekli olayların önemi hakkında konuşan ve yazan Dr. K. Eric Drexler tarafından incelendi. "Yaratılışın Motorları: The Coming Era of Nanotechnology" (1986) adlı kitabının nanoteknoloji üzerine yazılmış en iyi kitap olduğu düşünülmektedir. Nanoteknoloji ve Nano bilim iki önemli gelişme ile başlamıştır: küme biliminin başlaması ve taramalı tünelleme mikroskobunun (STM) icadı. Kısa bir süre sonra karbon içeren yeni moleküller keşfedildi - ilk olarak 1986'da fullerenler ve birkaç yıl sonra karbon nanotüpler. Bir başka gelişmede, insanlar yarı iletken nano kristallerin nasıl yapılacağını inceledi. Birçok metal oksit nanoparçacığı artık kuantum noktaları (tek elektronların davranışının önemli hale geldiği nanoparçacıklar) olarak kullanılmaktadır. 2000 yılında Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Nanoteknoloji Girişimi bu alanda bilimi geliştirmeye başladı.

Nanoteknoloji, bir, iki ve üç boyutlu nanoparçacıklar olarak sınıflandırılabilen nanomalzemelere sahiptir. Bu sınıflandırma, ışık saçma, x ışınlarını absorbe etme, elektrik akımı veya ısı taşıma gibi sahip olduğu farklı özelliklere dayanmaktadır. Nanoteknoloji, çok sayıda geleneksel teknolojiyi ve farklı bilimsel disiplinleri etkileyen multidisipliner bir karaktere sahiptir. Atomik boyutta bile ölçeklendirilebilen yeni malzemeler üretilebilmektedir.

• Bir nanometre (nm) 10⁻⁹ veya 0.000.000.001 metredir.
• İki karbon atomu bir molekül oluşturmak üzere bir araya geldiğinde aralarındaki mesafe 0,12-0,15 nm aralığındadır.
• DNA çift sarmalı bir taraftan diğerine yaklaşık 2 nm'dir. DNA nanoteknolojisi yeni bir alan olarak gelişmektedir. Gelecekte DNA manipüle edilebilir ve bu da yeni bir devrime yol açabilir. İnsan genomu ihtiyaçlara göre manipüle edilebilir.
• Bir nanometre ve bir metre, golf topu ve Dünya arasındaki boyut farkı ile aynı olarak anlaşılabilir.
• Bir nanometre, insan saçının yaklaşık yirmi beş binde biri çapındadır.
• Tırnaklar saniyede bir nanometre büyür.

Nano ölçekte sistemin veya parçacıkların fiziksel özellikleri önemli ölçüde değişir. Elektronların çok küçük parçacık boyutları için farklı hareket ettiği kuantum boyutu etkileri gibi fiziksel özellikler. Makroskobik sistem mikroskobik sisteme dönüştüğünde mekanik, elektriksel ve optik gibi özellikler değişir ki bu son derece önemlidir.

Nano malzemeler ve partiküller, reaksiyon hızını artırmak için katalizör görevi görebilir ve diğer katalizörlere kıyasla daha iyi verim üretebilir. Parçacık nano ölçeğe dönüştürüldüğünde en ilginç özelliklerden bazıları, genellikle ışığı durduran maddelerin şeffaf hale gelmesi (bakır); bazı malzemeleri yakmanın mümkün hale gelmesi (alüminyum); katıların oda sıcaklığında sıvıya dönüşmesi (altın); yalıtkanların iletken hale gelmesidir (silikon). Normal ölçeklerde diğer kimyasallarla tepkimeye girmeyen altın gibi bir malzeme nano ölçeklerde güçlü bir kimyasal katalizör olabilmektedir. Sadece nano ölçekte görebildiğimiz bu özel nitelikler nanoteknolojinin en ilginç yanlarından biridir.