Atomlar ve nano teknoloji

Doğanın temel taşını oluşturan atomların gözle görülemeyecek kadar küçük olduğunu hepimiz biliyoruz. Bu atomların dizilişleri sonucunda farklı tür malzemeler meydana gelmekte. Örneğin, eğer kömür atomlarının sıralanışı değiştirilebilseydi elmas bile elde edilebilirdi. Günümüzde moleküler düzeyde üretim yöntemleri açısından çok da ileri bir durumda olmadığımızı rahatlıkla söyleyebiliriz. Günlük yaşamın çoğu alanında yapabildiğimiz işlemler, öğütme, ezme ve ısıtma gibi yöntemlerle maddeleri şekillendirmek.

Georgia Tech üniversitesi profesörlerinden Ralph C. Merkle'in günümüzdeki işleme teknolojisi ile ilgili çok güzel bir

benzetmesi var: "Şu anda gerçekleştirdiğimiz işlemler, ellerinde boks eldivenleri olan bir kişinin lego oyuncaklar ile bir şeyler yapmasına benzetilebilir. Bu küçük lego parçalarını kullanarak bir şeyler yapabilirsiniz, ama yaptıklarınız oldukça kaba bir halde olur. Halbuki bu parçaları hassas bir şekilde bir araya getirebilsek çok daha hızlı bir biçimde ve daha hassas ürünler ortaya çıkarabiliriz. işte bu noktada nano teknoloji devreye giriyor. Nano teknoloji sayesinde bu eldivenleri çıkarma imkanına sahip olacağız. Doğanın temel taşlarını oluşturan atomları ucuz bir biçimde ve kolayca düzenleyebileceğiz. Bu şekilde üretilen ürünler daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassas özelliklerle donatılmış olacak." (www.merkle.com)

Insulation) uygulaması yongalara yüzde 20 gibi olası bir performans artışını getiriyor. Mevcut yonga basım sistemlerini değiştirmeden SOl'nin sağlayacağı ek performans yonga üreticilerinin dikkatini çekti.

Diğer yandan Intel'in Moore Yasası'nı devam ettirmek ve başka alanlara yaymak için yeni silikon teknolojileri ve malzemeler üzerinde gerçekleştirdiği araştırma ve geliştirme çalışmaları arasında; Aşırı Morötesi litografisi (Extreme Ultraviolet lithography), gerilmeli silikon (strained silicon) yeni transistor dielektrik teknolojileri gibi yenilikler bulunuyor. Intel'in gelecek on yılın ikinci yarısında üretmeyi planladığı yüksek hızlı Terahertz transistörler üzerindeki araştırma projeleri, yüksek performanslı, düzlemsel olmayan, üç geçitli deneysel CMOS transistörler (Tri-Gate transistörler) üzerine odaklanmış durumda. Bu tür bir farklı transistor yapısı ile mevcut düzlemsel tasarım yerine üç boyutlu bir mimari kullanılması,

transistor geçitlerinin yüzey alanını arttıracak. Bu da performansı yükselterek yüksek hızlı işlemcilerin yapılmasına olanak tanıyacak. Üretim tekniklerinin değişmesine rağmen gerçekleştirilmesi gereken değişiklik transistor boyutlarının mümkün olduğunca küçültülmesi.

Yukarıdaki resimde, nano yapıların kimyasal reaksiyonları nasıl kontrol edip geliştirebileceğini araştırmak üzere tasarlanmış bir makine bulunuyor.

70 PCnet Eylül 2004

Silikon polimer nano kablolar kullanılarak, parmak izinde bulunan TNT kalıntıları ültraviyole ışıkta tespit edilebiliyor.

Nano teknoloji nedir?

Nano teknoloji, atomları tek tek kullanarak, yalnızca çalışabilen değil, iş gören, makro dünyada olmayan niteliklere sahip aygıtların üretilmesini ve kullanılmasını amaçlayan bir alan. Türkçe'ye 'moleküler üretim' diye çevrilebilecek nano teknoloji kavramı, son yıllarda çokça adından söz ettirmekte. Bir nanometre, milimetrenin milyonda biri. Bir başka ifadeyle, insan saçının çapının yüz binde biri nanometreye denk geliyor. Nano değeri, maddenin atomdan önceki son basamağını gösteriyor. Nanometre terimi, antik Yunanca'da 'cüce' anlamına gelen 'nano' kökünden geliyor. Nano teknolojinin bir başka tanımıysa, üretilmek istenen maddenin, atomlarından başlayarak yapılması. Kavramı ilk defa dile getiren Amerika Birleşik Devletleri'nden Eric Drexler'dir. Nano teknoloji üzerine yoğunlaşan Foresight Enstitüsü'nün kurucusu olan Drexler, ünlü MİT laboratuarlarındaki eğitimi sırasında, biyolojik sistemlerden esinlenerek, moleküler makineler yapılabileceğini önermiş, nano teknoloji kavramını ilk ortaya atan kişi olmuştur.

Nano teknolojinin hedefleri

• Uygun atomları ya da molekülleri doğru biçimde bir araya getirerek istenen yapıyı oluşturmak.

• Yapı bölümlerinin kontrollü biçimde kendi kendilerini kopyalamalarını ve büyümelerini sağlamak.

• Moore Yasası ile öngörülmüş ve gerçekleşmiş olandan çok daha hızlı bir gelişme sağlayabilmek.

• Canlı yapılarla cansız yapıların bir arada işlev görmesini--sağlamak.

Büyük devletler savunma sanayinin gelişmesi adına bu çalışmalara yüz milyonlarca dolar aktarıyor. Nano tabanlı projeler arasında bir hafta uykusuz kalabilmesine rağmen yüksek performansından hiçbir şey kaybetmeyen süper askerler, insansız uçabilen ve arıza yaptığında kendini tamir edebilen uçaklar gibi çalışmalar bulunuyor.

Nano teknolojiye 8.6 milyar dolar

ABD, Japonya, Almanya, ingiltere, Çin, Avustralya, Rusya ve hatta Singapur ile Tayvan gibi ülkeler, nano teknoloji konusunda sürekli olarak çalışıyor. Pazar araştırma şirketi Lux Research'ün yayınladığı rapora göre, özel şirketler ve üniversiteler 2004 yılı boyunca nano teknoloji araştırmalarına 8.6 milyar dolar ödenek aktaracak. Bu rakamın şimdiye kadar sektöre akan en yüksek rakam olduğu belirtiliyor.

Moleküler seviyedeki bu tasarımlardan soldaki moleküler birleştirme için hareket kontrolcüsü, ortadaki bir rulman, sağdaki ise basit bir pompa. Tümü de çalışmaya hazır...

Aralarında General Electric (GE) ve Intel gibi devlerin de bulunduğu 1500 şirket, nano teknoloji alanına giderek artan oranlarda yatırım yapıyor. Yapılan araştırmalar, 2004 yılında hükümetlerin nano teknolojiye özel sektörden çok daha fazla para ayırdığını ve bunun bu anlamdaki son yıl olacağını gösteriyor.

Bu yıl harcanacağı öngörülen 8.6 milyar doların yaklaşık 4.6 milyar doları hükümetlere bağlı kurumlar tarafından karşılanacak. ABD hükümeti, 1.6 milyar dolar ile nano teknolojiye en çok kaynak ayıran devlet.

Asya ülkelerinin tümünün toplam nano teknoloji bütçesi ise 1.6 milyar dolar. Avrupa ülkelerinin ise 1.3 milyar dolarda kaldığı biliniyor. Teknoloji uzmanları, Avrupa ekonomilerinin nano teknoloji konusunda ABD ve Asya'yıyakalayabilmesi için yılda en az 6 milyar Euro yatırım yapılması gerektiğini dile getiriyor.

Tahminlere göre 2015 yılında toplam nano teknoloji pazarı 1 trilyon dolara ulaşacak. Hal böyle olunca da üniversiteler, firmalar ve

yatırımcılar nano teknoloji patentleri almak için büyük uğraş içindeler. Sadece 2003 yılında dünya genelinde 8 binin üzerinde nano teknoloji patenti alındı. En çok patent alan firmalarsa IBM, Canon, Micron ve 3M şirketleri.

Ülkemizdeki durum

Ülkemizde sadece Gebze . Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Sabana, Bilkent, ODTÜ ve İTÜ'de küçük çaplı çalışmalar var. Nano teknoloji çağı için ülkedeki 77 üniversitenin birlik olarak çalışmalar yapması şart. Nano teknolojinin açıklanması ve herkesin önemini kavraması gerekiyor. Özellikle üniversitelerde ilgili bölümler açılmalı ve gençlerin dikkati Çekilmeli. Triboloji alanında bir deha olarak kabul edilen bilim adamı Prof. Dr. Ali Erdemir nano teknoloji kullanarak geliştirdiği yapay elmas özelliği taşıyan buluşuyla, uygulamalı bilimin Nobeli R&D ödülünü üçüncü kez kazandı. Prof. Erdemir'e ödül kazandıran yeni buluşu, karbür temelli malzemelerin nano yapılı, bütünleştirilmiş bir karbon tabakasına dönüştürülmesiyle ilgili. Sayısız

cihazda kullanılabileceği belirtilen karbon teknolojisi ile karbon fazların büyüklüğü 5 -10-nanornetre boyutuna kadar indirilebiliyor, Prof. Erdemir'in geliştirdiği nano özellikli karbon elmas tabakada sürtünme katsayısı çok düşük; bunun yanında ısıya dayanıklılık ise son derece yüksek. Her iki özellik de beklentileri karşılayacak güzel bir başlangıç. 1977 yılında istanbul Teknik Üniversitesi Metalürji bölümünden mezun olan ve 1987 yılından beri de ABD'nin Chicago kenti yakınlarında bulunan Argon laboratuarlarında araştırmalarını sürdüren Prof. Dr. Ali Erdemir, geliştirdiği maddenin, suni bir elmas gibi düşünülebileceğini ve aynen gerçek elmasın özelliğine sahip olduğunu kaydediyor. Geliştirilen bu teknoloji ile kesici ve delici aletlerin uçları ısıya çok dayanıklı bir hale dönüştürülebilecek. Diğer yandan uzay araçlarında kullanılan birçok cihaz daha uzun ömürlü olabilecek.

Diğer alternatif uygulamalar

Çok hafif ve dayanıklı olacak olan nano materyallerden

yapılacak araba, uçak ve uzay araçları ile çok az enerji tüketimiyle daha uzun ve güvenli yolculuklar yapılabilecek. Ayrıca doğada mevcut olan birçok teknoloji hayata geçirilebilecek. Lotus çiçeği yaprağının hiç ıslanmaması ve kirlenmemesi özelliğini bu şekilde aydınlatmak mümkün olabilir. Çözüm bulunduktan sonra kirlenmeyen, ıslanmayan kaşıklar, çatallar, elbiseler üretilebilecek. Diğer yandan sağlık alanına yönelik olarak yapılacak akıllı nano robotlar, hastalığın teşhisini koymada önemli görevler üstlenecek ve gerektiğinde hastalıklı bölgelere ilaç vererek tedavinin gücünü arttıracaklar. Ayrıca, otomotiv sektörünün en önemli sorunlarından biri olan araçların üzerindeki boyaların çizilmesi ve kaportaların aşınması sorunu da nano teknoloji sayesinde çözülecek. Nano teknoloji ile işlenmiş gümüş, bakterilerin üremesini engelleyebiliyor ya da yaşamlarını zorlaştırıyor. Nano-gümüş olarak adlandırılan işlem bir aşı görevi üstleniyor. Nano-gümüş kaplanan yüzeyler bakterilere geçiş izni vermiyor.

"Devletlerin, özel şirketlerin ve üniversitelerin bu yıl nano teknoloji araştırmaları için ayıracağı kaynağın 8,6 milyar dolar olması bekleniyor.

Asıl uygulama alanları, bakterisiz ve mikropsuz ortamların yaratılması gereken ortamlar. Özellikle hastaneler ve mutfaklar için oldukça faydalı olacak bir buluş.

Kendi kendini temizleyen pencere

Pimapen, kendi kendini temizleyen, başka bir deyişle hiç kirlenmeyen bir pencere modeli üretmek için kolları sıvamış durumda. Bu tip ürünler, yurt dışındaki teknoloji fuarlarında yeni yeni tanıtılıyor. Pimapen'in 20. yılı dolayısıyla düzenlenen basın toplantısında tanıtılan bu proje de nano teknolojiye dayanıyor. Firma bu amaca yönelik olarak laboratuar çalışmalarını sürdürüyor.

Başka bir ilginç uygulama ise şöyle; Külçe altın oda sıcaklığında tepkimeye girmemesine rağmen, 3 - 5 nanometre boyutlarına getirildiğinde pek çok tepkimeyi tetikleyebiliyor. Nanoaltınların bu

özelliğini fark eden bir Japon firması koku yok ediciler geliştirmiş. Bu koku yok ediciler tuvaletler için biçilmiş kaftan. Bir - iki nanometre çapında, kamış biçimli moleküller olan karbon nanotüpler, biçimlerine bağlı olarak elektriği metal ya da yarı iletken özellikte taşıyabiliyorlar. Nano teknolojik çalışmalara güzel bir örnek olarak İsrailli bilim adamlarının projesi verilebilir, israilli bilim adamları biyolojik moleküllerle bir test tüpü içinde bir bilgisayar oluşturmayı başardılar. Bu çalışma, bir mililitrenin onda biri hacmindeki su damlacığı içinde 1 trilyon bilgisayarın bir arada bulunarak aynı anda işlem yapmaları anlamına geliyor. Bu araştırmanın ileride insan, hayvan ve bitki bedenindeki biyokimyasal ortamla etkileşerek önemli biyolojik ve farmakolojik uygulamalara olanak sağlayacak bilgisayarların geliştirilmesine yol açabileceği ortada.

Sağlık alanında

amaçlanan

gelişmeler

Nano teknolojinin sağlık alanında da önemli gelişmelere yol açacağı belirtiliyor. Gelişmelerin özellikle kanser tedavisinde yeni açılımlar yaratacağı düşünülüyor. Yakın bir zamanda, kanser tedavisinde kullanılan kemoterapi ve radyoterapi yöntemlerinin kalkacağını söylemek yanlış olmaz. Hayal edilenlerse şaşırtıcı; Nano konteynırlar ile ilaçları vücudumuzun istenilen bölümüne güvenli bir şekilde ulaştırabileceğiz. Nano robotlar ile hücrelerimizi onarıp, vücudun bağışıklı sistemini kontrol altında tutabileceğiz. Kemik içi protezler de bu teknoloji kullanılarak yapılacak. Kanser vakalarında kullanılan ilaçlar, kanserli hücrelere ulaşamadan etkisini yitiriyor. Ama nano partikülleri bu konuda daha ısrarcı; kanserli hücrelerin büyümesini önlüyor ve onları yok ediyor. Ayrıca ameliyatlarda kullanılan aletlerin geliştirilmesinden kimya ve elektronik alanındaki gelişmelere kadar nano teknolojinin kullanım alanı çok geniş. Vücuda gönderilecek programlanabilir makinelerin kullanımları çok geniş olabilir.

Hatta vücuda ek bir bağışıklık sistemi de kazandırabilirler. Hedef hücrelerin özellikleri programlandığında, mesela grip virüslerine saldırabilir ve bünye hastalanmadan virüs istilasını durdurabilirler. Aynı zamanda vücuttaki her bulguyu rapor edip doktorluk da yapabilirler.

Tarım ve gıda

bilimlerindeki

beklentiler

Tarım ürünlerimiz yemek masamıza gelmeden önce birçok çevresel etki altında kalmakta. Diğer yandan yetiştiricilerin ekim, sulama, gübreleme gibi işlemleri yaparken en doğru kararları vermeleri oldukça önemli. Bu ürünlerin kötü hava koşullarına, yabani hayvanlara, otlara ve böceklere karşı zaman kaybetmeden korunması gerekiyor. Tarladaki ürünlerin her gün takibi ve kontrolü sayesinde kritik sağlık problemlerinin önüne geçilebilir.

Görüldüğü gibi nano teknolojinin hayatımıza kazandıracağı çok sayıda nimet bulunuyor. Bunların hepsinin kısa süre içinde gerçekleşmesini elbette bekleyemeyiz. Diğer yandan geliştirme işlemi süresince çalışmaların iyi biçimde kontrol edilmesi ve adımların planlı şekilde atılması şart. Ünlü bilim kurgu yazarı Michael Crichton'ın, Prey (Türkçe sürümündeki adı Av) adlı romanındaki ana tema nano teknoloji. Kitapta nano teknolojinin geliştirilmesi sonucunda yaşanabilecek aksilikler kaleme alınmış ve kontrol dışına çıkan çalışmalar sonucunda robotların hızlı şekilde çoğalarak insanlara karsı bir tehdit oluşturabileceği anlatılıyor.

İnsanlık tarihi de gelecekte ortaya çıkacak tehlikeleri anlatanlarla dolu. Bu konudaki en çarpıcı örnek Unabomber, Gerçek ismi Theodore Kaczynski olan Unabomber, 17 yıl boyunca üniversitelerde bilgisayar ve genetik konularında araştırma yapan bilim adamlarına öncelikli olmak üzere, çeşitli kişilere bombalı paketler gönderip sonunda teknolojik ilerlemenin insanlığı mahvedeceğini anlatan bir manifestoyu New York Times ve diğer önemli yayın organlarında bomba tehdidi ile yayınlatmış biri. Elbette bu görüşe katılan başka kimseler de var. Ama görünen o ki ilerleme her zaman devam etmekte ve bu böyle sürecektir.

Nanobilgisayara yönelik önemli gelişmeler var

Science dergisinde yayımlanan iki makale, nanobilgisayarlar konusundaki gelişmeler için bir umut ışığı oldu. Yapılan araştırmalar, moleküler ölçekli elektronik

uygulamalarını ilk kez 'parça' düzeyinden çıkarıp, çalışabilen 'devre' düzeyine taşıyor. Ama 1 trilyon devreyi 1 santimetrekare alana sığdırıp bağlantılarını geliştirmek, çalışırken moleküler yapılarının değişmesini önlemek, bütün bunları hızlı ve ucuz bir biçimde yapmak pek de kolay görünmüyor. Silikon çok küçük boyutlarda detektörler yapmak

Nano teknoloji lafını ilk olarak bilgisayar oyunlarında duymaya başladık. Bu oyunların çoğu günümüz teknolojisinden nano teknolojiye geçen ulusların bir anda kainata hükmetmeye başlamasını konu alıyordu. Gerçekten de günümüz ordularının nano teknoloji kullanılarak üretilen silahlara sahip bir ordunun karşısında durabilmesi pek mümkün değil gibi görünüyor. Ne de olsa nano teknoloji dünyanın kısıtlı enerji kaynaklarını çok daha efektif olarak kullanma imkanı veriyor. Bu nedenle tüm dünya ulusları en azından şimdilik nano teknoji anlamında yapılan tüm yeni keşifleri birbirleriyle paylaşıyorlar... .

74 PCnet Eylül 2004

Nano değeri, maddenin atomdan önceki son basamağını gösteriyor J

-bir düşünce olsa da, bu mümkün. Kuantum

' bilgisayarlarında şu an mümkün olan en basit algoritma gerçekleşebiliyor, Kuantum bilgisayarlarının ticari ve bilimsel amaçlarla var olması içinse uzunca bir süre beklememiz gerekebilir.

Birlerden Qubit'lere

Kuantum bilgisayarlarında, günümüzdeki bilgisayarların çalışma prensibi olan bit, yani 1 ve 0'lar kullanılıyor. Fakat bir farkla, 'Qubits' olarak bilinen bit Kuantum teorisine göre eş zamanlı biçimde hem 1 hem de O olabiliyor. Kuantum fizikçileri bu hem 1'i hem de 0"ı aynı anda ifade edebilme halini Superposition olarak nitelendiriyorlar. Potansiyel olarak sayısız Superposition bulunması, çok sayıda eşzamanlı işlemin yapılabilmesi demek. Günümüz bilgisayarlarında en iyi ihtimalle 30 nm aralığına inebilen transistörlerin yerini, moleküler büyüklüğündeki Qubit'ler alıyor. Oubit'lerin molekül düzeyinde olması küçük ve yüksek performanslı bilgisayarların oluşturulabilmesi anlamına geliyor. Günümüz bilgisayarları, trilyonlarca bayt bilgi içinde bir kelimeyi bir aya yakın sürede bulabilirken, eşzamanlı işlem yapabilen Kuantum bilgisayarları bu işi teoride yarım saate indirebilir. Kuantum bilgisayarları moleküler düzeyde olduğundan bu hesaplamanın sonucunu almak hesaplamayı yapan oluşum, yani Superposition'ı olumsuz etkileyebiliyor.

Bilim adamları Superposition'ı etkilemeden almada manyetik rezonans (MR) tekniğini kullanıyorlar. Şu an Kuantum bilgisayarlarını silikon

yongalarla karşılaştırmak haksızlık. PC'Ierimiz saniyede birkaç milyar işlem yapabilirken Kuantum bilgisayarları için bu rakam birkaç bin civarında. Fakat Kuantum bilgisayarları alanında sevindirici gelişmeler de var, Rowland Enstitüsü ve Harvard Üniversitesinden bilim adamlarının oluşturduğu grup ve Harvard - Smithsonian astrofizik merkezinden bilim adamlarının oluşturduğu diğer bir gurup bilim adamı ışığı yavaşlatıp durdurabilmeyi başardılar. Harvard -Smithsonian astrofizik merkezinden bilim adamları, fotonlar bir gaz bölmesinde durdurmayı başardılar. Fotonların bu biçimde maniple edilebilmesi Kuantum bilgisayarda ve bunların fiber optik kablolarla birbirlerine veri iletiminde kullanılabilmesi oldukça heyecanlandırıcı.

Sonuç

15 sene önce 8 MHz hızında çalışan PC'Ieri kullanıyorduk ve 3 GHz gibi hızlara ulaşmak inanılmaz gibi görünüyordu. Acaba 10 sene sonra da o zamanlar 2.4 GHz PC'Ieri kullanırdık diyerek gelinen noktaya inanamayacak mıyız? Bilim adamlarının yürüttüğü çalışmalar hiç durmadan devam ediyor. Atomlar arasındaki bağlar ve bu bağlarda yapılacak değişiklerle ne gibi farklı sonuçlar elde edilebileceği araştırılıyor. Araştırmalar sonucunda küçük de olsa sevindirici gelişmeler var ve bu sayede daha büyük adımlar atılabilecek. Bu değişikliklerin ne zaman gerçekleşeceği bilinmese de hedef ortada. Dünya genelindeki bu çalışmalara bizlerin seyirci kalmaması, aksine her alanda olduğu gibi nano teknoloji konusunda da belirli yatırımların yapılması şart.

Yukarıdaki resimde NASA'nın prototip teleskop optiklerinde kullanmayı planladığı silikon mikrokomb'lar bulunuyor.

için ideal, ama umut verici bir madde daha var: Karbon nanotüpler. 1991'de, bir Japon araştırmacı tarafından tesadüfen keşfedilen nanotüpler, içi boş silindir halinde sarılmış karbon atomu yaprakları. Çelikten 10 kat güçlü, 6 kez hafif olan nanotüpler, köprü, uçak ve uzay asansörü yapmaya çok uygun. Tek sorun, laboratuar kaynaklı en uzun nanotüpün 10 milimetre boyunda olması. Nanotüp yataklar ise hemen hiç sürtünüp aşınmıyor, çünkü karbonun bütün kimyasal bağları kullanılıyor.

Kuantum

bilgisayarları neleri değiştirebilir?

Silikon bilgisayarlara alternatif arama çabasında 'Josephson bilişimleri' ve 'Optik anahtarlar' gibi bazı teknolojiler işlem gücü konusunda büyük

gelişmeler vaat ettiler; fakat teknik engeller bu teknolojilerin sadece teoride kalmasıyla sonuçlandı. Günümüzde bilim adamları Kuantum mekaniği esaslarına göre çalışan, bilgisayarlar üzerinde çalışıyorlar. Kuantum bilgisayarları silikon bilgisayarlara göre birtakım potansiyel üstünlüklere sahip olsa da, herhangi bir teknolojiyi geliştirmek için geçen zaman, azımsanmayacak kadar çok. Elektron tüplerden günümüz yongalarına ulaşmak ne kadar zaman aldıysa, belki çok daha fazlası Kuantum bilgisayarlarının kullanılır hale gelmesi için harcanacak. Kuantum bilgisayarları silikon bilgisayarlara rakip olabilir biçiminde bir düşünce şu an için epey uzak tahmin. Ama Kloroform içindeki hidrojen ve klor atomlarının bizim için hesap yapması oldukça fantastik

76 PCnet Eylül 2004





		Atomlar ve nano teknoloji Doğanın temel taşını oluşturan atomların gözle görülemeyecek kadar küçük olduğunu hepimiz biliyoruz. Bu atomların dizilişleri sonucunda farklı tür malzemeler meydana gelmekte. Örneğin, eğer kömür atomlarının sıralanışı değiştirilebilseydi elmas bile elde edilebilirdi. Günümüzde moleküler düzeyde üretim yöntemleri açısından çok da ileri bir durumda olmadığımızı rahatlıkla söyleyebiliriz. Günlük yaşamın çoğu alanında yapabildiğimiz işlemler, öğütme, ezme ve ısıtma gibi yöntemlerle maddeleri şekillendirmek. Georgia Tech üniversitesi profesörlerinden Ralph C. Merkle'in günümüzdeki işleme teknolojisi ile ilgili çok güzel bir	benzetmesi var: "Şu anda gerçekleştirdiğimiz işlemler, ellerinde boks eldivenleri olan bir kişinin lego oyuncaklar ile bir şeyler yapmasına benzetilebilir. Bu küçük lego parçalarını kullanarak bir şeyler yapabilirsiniz, ama yaptıklarınız oldukça kaba bir halde olur. Halbuki bu parçaları hassas bir şekilde bir araya getirebilsek çok daha hızlı bir biçimde ve daha hassas ürünler ortaya çıkarabiliriz. işte bu noktada nano teknoloji devreye giriyor. Nano teknoloji sayesinde bu eldivenleri çıkarma imkanına sahip olacağız. Doğanın temel taşlarını oluşturan atomları ucuz bir biçimde ve kolayca düzenleyebileceğiz. Bu şekilde üretilen ürünler daha dayanıklı, daha hafif ve daha hassas özelliklerle donatılmış olacak." (www.merkle.com)
Insulation) uygulaması yongalara yüzde 20 gibi olası bir performans artışını getiriyor. Mevcut yonga basım sistemlerini değiştirmeden SOl'nin sağlayacağı ek performans yonga üreticilerinin dikkatini çekti. Diğer yandan Intel'in Moore Yasası'nı devam ettirmek ve başka alanlara yaymak için yeni silikon teknolojileri ve malzemeler üzerinde gerçekleştirdiği araştırma ve geliştirme çalışmaları arasında; Aşırı Morötesi litografisi (Extreme Ultraviolet lithography), gerilmeli silikon (strained silicon) yeni transistor dielektrik teknolojileri gibi yenilikler bulunuyor. Intel'in gelecek on yılın ikinci yarısında üretmeyi planladığı yüksek hızlı Terahertz transistörler üzerindeki araştırma projeleri, yüksek performanslı, düzlemsel olmayan, üç geçitli deneysel CMOS transistörler (Tri-Gate transistörler) üzerine odaklanmış durumda. Bu tür bir farklı transistor yapısı ile mevcut düzlemsel tasarım yerine üç boyutlu bir mimari kullanılması,	transistor geçitlerinin yüzey alanını arttıracak. Bu da performansı yükselterek yüksek hızlı işlemcilerin yapılmasına olanak tanıyacak. Üretim tekniklerinin değişmesine rağmen gerçekleştirilmesi gereken değişiklik transistor boyutlarının mümkün olduğunca küçültülmesi.

	Yukarıdaki resimde, nano yapıların kimyasal reaksiyonları nasıl kontrol edip geliştirebileceğini araştırmak üzere tasarlanmış bir makine bulunuyor.

70 PCnet Eylül 2004





	Silikon polimer nano kablolar kullanılarak, parmak izinde bulunan TNT kalıntıları ültraviyole ışıkta tespit edilebiliyor.

	Nano teknoloji nedir? Nano teknoloji, atomları tek tek kullanarak, yalnızca çalışabilen değil, iş gören, makro dünyada olmayan niteliklere sahip aygıtların üretilmesini ve kullanılmasını amaçlayan bir alan. Türkçe'ye 'moleküler üretim' diye çevrilebilecek nano teknoloji kavramı, son yıllarda çokça adından söz ettirmekte. Bir nanometre, milimetrenin milyonda biri. Bir başka ifadeyle, insan saçının çapının yüz binde biri nanometreye denk geliyor. Nano değeri, maddenin atomdan önceki son basamağını gösteriyor. Nanometre terimi, antik Yunanca'da 'cüce' anlamına gelen 'nano' kökünden geliyor. Nano teknolojinin bir başka tanımıysa, üretilmek istenen maddenin, atomlarından başlayarak yapılması. Kavramı ilk defa dile getiren Amerika Birleşik Devletleri'nden Eric Drexler'dir. Nano teknoloji üzerine yoğunlaşan Foresight Enstitüsü'nün kurucusu olan Drexler, ünlü MİT laboratuarlarındaki eğitimi sırasında, biyolojik sistemlerden esinlenerek, moleküler makineler yapılabileceğini önermiş, nano teknoloji kavramını ilk ortaya atan kişi olmuştur.	Nano teknolojinin hedefleri • Uygun atomları ya da molekülleri doğru biçimde bir araya getirerek istenen yapıyı oluşturmak. • Yapı bölümlerinin kontrollü biçimde kendi kendilerini kopyalamalarını ve büyümelerini sağlamak. • Moore Yasası ile öngörülmüş ve gerçekleşmiş olandan çok daha hızlı bir gelişme sağlayabilmek. • Canlı yapılarla cansız yapıların bir arada işlev görmesini--sağlamak. Büyük devletler savunma sanayinin gelişmesi adına bu çalışmalara yüz milyonlarca dolar aktarıyor. Nano tabanlı projeler arasında bir hafta uykusuz kalabilmesine rağmen yüksek performansından hiçbir şey kaybetmeyen süper askerler, insansız uçabilen ve arıza yaptığında kendini tamir edebilen uçaklar gibi çalışmalar bulunuyor. Nano teknolojiye 8.6 milyar dolar ABD, Japonya, Almanya, ingiltere, Çin, Avustralya, Rusya ve hatta Singapur ile Tayvan gibi ülkeler, nano teknoloji konusunda sürekli olarak çalışıyor. Pazar araştırma şirketi Lux Research'ün yayınladığı rapora göre, özel şirketler ve üniversiteler 2004 yılı boyunca nano teknoloji araştırmalarına 8.6 milyar dolar ödenek aktaracak. Bu rakamın şimdiye kadar sektöre akan en yüksek rakam olduğu belirtiliyor.



Sağlık alanında amaçlanan gelişmeler Nano teknolojinin sağlık alanında da önemli gelişmelere yol açacağı belirtiliyor. Gelişmelerin özellikle kanser tedavisinde yeni açılımlar yaratacağı düşünülüyor. Yakın bir zamanda, kanser tedavisinde kullanılan kemoterapi ve radyoterapi yöntemlerinin kalkacağını söylemek yanlış olmaz. Hayal edilenlerse şaşırtıcı; Nano konteynırlar ile ilaçları vücudumuzun istenilen bölümüne güvenli bir şekilde ulaştırabileceğiz. Nano robotlar ile hücrelerimizi onarıp, vücudun bağışıklı sistemini kontrol altında tutabileceğiz. Kemik içi protezler de bu teknoloji kullanılarak yapılacak. Kanser vakalarında kullanılan ilaçlar, kanserli hücrelere ulaşamadan etkisini yitiriyor. Ama nano partikülleri bu konuda daha ısrarcı; kanserli hücrelerin büyümesini önlüyor ve onları yok ediyor. Ayrıca ameliyatlarda kullanılan aletlerin geliştirilmesinden kimya ve elektronik alanındaki gelişmelere kadar nano teknolojinin kullanım alanı çok geniş. Vücuda gönderilecek programlanabilir makinelerin kullanımları çok geniş olabilir.	Hatta vücuda ek bir bağışıklık sistemi de kazandırabilirler. Hedef hücrelerin özellikleri programlandığında, mesela grip virüslerine saldırabilir ve bünye hastalanmadan virüs istilasını durdurabilirler. Aynı zamanda vücuttaki her bulguyu rapor edip doktorluk da yapabilirler. Tarım ve gıda bilimlerindeki beklentiler Tarım ürünlerimiz yemek masamıza gelmeden önce birçok çevresel etki altında kalmakta. Diğer yandan yetiştiricilerin ekim, sulama, gübreleme gibi işlemleri yaparken en doğru kararları vermeleri oldukça önemli. Bu ürünlerin kötü hava koşullarına, yabani hayvanlara, otlara ve böceklere karşı zaman kaybetmeden korunması gerekiyor. Tarladaki ürünlerin her gün takibi ve kontrolü sayesinde kritik sağlık problemlerinin önüne geçilebilir. Görüldüğü gibi nano teknolojinin hayatımıza kazandıracağı çok sayıda nimet bulunuyor. Bunların hepsinin kısa süre içinde gerçekleşmesini elbette bekleyemeyiz. Diğer yandan geliştirme işlemi süresince çalışmaların iyi biçimde kontrol edilmesi ve adımların planlı şekilde atılması şart. Ünlü bilim kurgu yazarı Michael Crichton'ın, Prey (Türkçe sürümündeki adı Av) adlı romanındaki ana tema nano teknoloji. Kitapta nano teknolojinin geliştirilmesi sonucunda yaşanabilecek aksilikler kaleme alınmış ve kontrol dışına çıkan çalışmalar sonucunda robotların hızlı şekilde çoğalarak insanlara karsı bir tehdit oluşturabileceği anlatılıyor.
		İnsanlık tarihi de gelecekte ortaya çıkacak tehlikeleri anlatanlarla dolu. Bu konudaki en çarpıcı örnek Unabomber, Gerçek ismi Theodore Kaczynski olan Unabomber, 17 yıl boyunca üniversitelerde bilgisayar ve genetik konularında araştırma yapan bilim adamlarına öncelikli olmak üzere, çeşitli kişilere bombalı paketler gönderip sonunda teknolojik ilerlemenin insanlığı mahvedeceğini anlatan bir manifestoyu New York Times ve diğer önemli yayın organlarında bomba tehdidi ile yayınlatmış biri. Elbette bu görüşe katılan başka kimseler de var. Ama görünen o ki ilerleme her zaman devam etmekte ve bu böyle sürecektir. Nanobilgisayara yönelik önemli gelişmeler var Science dergisinde yayımlanan iki makale, nanobilgisayarlar konusundaki gelişmeler için bir umut ışığı oldu. Yapılan araştırmalar, moleküler ölçekli elektronik	uygulamalarını ilk kez 'parça' düzeyinden çıkarıp, çalışabilen 'devre' düzeyine taşıyor. Ama 1 trilyon devreyi 1 santimetrekare alana sığdırıp bağlantılarını geliştirmek, çalışırken moleküler yapılarının değişmesini önlemek, bütün bunları hızlı ve ucuz bir biçimde yapmak pek de kolay görünmüyor. Silikon çok küçük boyutlarda detektörler yapmak
			Nano teknoloji lafını ilk olarak bilgisayar oyunlarında duymaya başladık. Bu oyunların çoğu günümüz teknolojisinden nano teknolojiye geçen ulusların bir anda kainata hükmetmeye başlamasını konu alıyordu. Gerçekten de günümüz ordularının nano teknoloji kullanılarak üretilen silahlara sahip bir ordunun karşısında durabilmesi pek mümkün değil gibi görünüyor. Ne de olsa nano teknoloji dünyanın kısıtlı enerji kaynaklarını çok daha efektif olarak kullanma imkanı veriyor. Bu nedenle tüm dünya ulusları en azından şimdilik nano teknoji anlamında yapılan tüm yeni keşifleri birbirleriyle paylaşıyorlar... .


74 PCnet Eylül 2004