Nano teknolojinin büyüleyiciliği

Bir ila iki on yıllık süre içinde insanlık, içinde imkansız hiçbir şeyin olmadığı bir yeni çağa girecek. "Nano" devriminden sonra günümüz teknolojisi, bir bilgisayarın yanında iki yanlı taş yontma baltası gibi köhne (eskimiş) bir etki yapacak. Bunu en azından nano teknolojinin bilimsel öncüleri iddia ediyor. Aynı bunun gibi kendiliğinden anlaşılacağı üzere bugün nasıl ev işlerinde mikro dalga fırın zorunluysa o zaman da her ev işinde " nano- manipülatör" yer alacak. O, tek, tek moleküllerin hedeflenmiş manipülasyonu yoluyla eski bir ayakkabını bir, iki saat içinde sulu bir biftek haline getirecek.

Ne kadar bilim kurgu çağrışımı yapsa da, bugün laboratuar ölçülerinde bu olanaklı: Araştırmacılar RTM (STM mikro evrene pencere açan mikroskop) yani nano teknoloji mikroskobu, nano-geleceğin evrensel aletini buldular. Onlar bu aletle tek başına olan atomları ve molekülleri hareket ettirebilmeyi hedefliyor. Yirmi yıl önce böyle bir şey düşünülemezdi. "Quarks & Co." Nano ütopyaların yanında ne getireceğini, frenlenemeyen nano robotların yetkili olduğu bir gelecekten korku mu yoksa bunun gibi vücudumuzda kanserli hücreler için devriye gezen mini U-botları getirip getirmeyeceğini sorar.

Nano teknoloji uzmanları ve görevleri

Nano teknoloji uzmanı akşamları eve gelir, tanımlanamaz temel maddeyi nano manipülatörüne sürer ve 5 dakika sonra bundan sulu bir biftek olur. Bu tür görevler doğallıkla tamamen bilim kurgudur. Fakat öncü nano teknikerin ciddi gelecek kehanetleri de buna dahildir.

Birkaç nano teknikeri, nano teknoloji ile 50 veya 1.000 yılda her maddenin, her cismin atom, atom ölçülere göre kesilip birleştirilerek kökten imal edilebileceğine inanıyor. Hiçbir atık ve çevre kirliliği olmadan. Ucuz.

Amerikalı Robert Freitas gibi tıp uzmanları bugünden geleceğin nano tıbbını hayal ediyorlar. Burada damarlarda dolaşan, virüsleri öldüren, hücreleri onaran, vücutta diğer gerekli işleri yerine getiren küçükrobotlar söz konusu edilir.

Yapay, kendiliğinden hareketli alyuvarlar kıymetli oksijenle yüklenmiş olarak enfarktüs hastalarını kurtarır. Diğer mini robotlar gen hasarlarını bile ortadan kaldırabilirler.

Diğer bilim adamları, nano teknolojinin yardımıyla prognoz (tahmin) gibi gelebilir ama " çelikten 50 kat daha sert ve bu arada çok daha hafif" yeni maddelerin geliştirilebileceğini hayal ediyorlar.

Bilgisayar çok daha küçük, hafif ve bu arada daha fazla hizmet verebilir hale gelecek. İnsana benzeyen robotlar bizden birçok işi alacaklar. Zeka konusunda bizden üstün olacaklar.

Bu tür hayaller bağıntılı (izafi) olarak basitçe açıklanabilir fakat yazar bunun ne zaman gerçekleşeceği ve gerçekleşip gerçekleşmeyeceği hakkında acilen delil göstermek zorunda değildir.

Göze çarpan, Nano teknolojinin günümüzdeki olanakları ve bu hayaller arasındaki uçurumun dev büyüklüğünde olduğudur. Teknikerler, nano alanında çalışabilecek kadar küçük olan robotlardan "millerce " uzaklıktadırlar. Halihazırda, en küçük yapı parçaları birkaç mikron yani bir saç kılının yarısı kadar incelikte bile olmayan fakat bu durumda bile nano alanını için bin kat büyük olan robotlar geliştiriliyor.

Şimdiye kadar atomların mekanik üçboyutlu ( lego taşları gibi) kontrol altında montajı başarıyla sonuçlanmadı. Atomları montaj ederek maddeleri yapmak için gerekli olan küçük robotların milyonlarcası nasıl kontrol ve idare edilecek ve enerjiyle nasıl beslenecek ?
Birçok yanıt verilmemiş soru…

"Amerikan Fizik Cemiyeti" önünde teorik bir konuşmada, Amerikalı Fizikçi Richard Feynman’a, "Brittanica Ansiklopedisinin" tamamının bir toplu iğnenin başına yazılmasının mümkün olup olmadığı soruldu. Birkaç hesaplamadan sonra Feynman, teorik olarak dünya edebiyatının tamamının bir toz zerresi büyüklüğünde olan üç boyutlu bir madde parçasına kaydedilebileceği tezini öne sürdü. Düşüncelerini bir cümlede özetledi: "Dipte yeterli alan var". Nobel ödüllü Feynman bu konuşmasıyla nano teknolojinin ilk teorisyeni oldu.

Nano teknolojide her şey, Atom ve molekül dünyasındaki en küçük yapıların denetimi (kontrolü) ve keşfi etrafında döner Tek başına bir atom aşağı yukarı bir nano metrenin onda biri büyüklüktedir. Bir metre ile bir nano metreyi karşılaştırırsak, bu dünyamızın çapı ile bir fındığın çapının karşılaştırılması gibidir. Nano dünyası 100 nanometrelik bir büyüklükte başlar, akıcı bir sınır. Bu nano evrende, bizim günlük dünyamızdaki yasalardan başka yasalar geçerlidir.

Sadece birkaç nano metre büyüklüğünde olan parçacıklar nano partikülü (zerresi) olarak adlandırılır. Onlar alışılmışın dışında özelliklere sahiptir. Hacimleri ile oranlandığında dev bir yüzeye sahiptirler. Bundan dolayı nano partiküllerinden (zerrelerinden) olan kaplamalar aşırı derecede sert ve kazınmalara karşı dayanıklı olabilirler. Neden: Diğer zerrelerin bağlanma ve tutma gücü doğrudan doğruya yüzeyin büyüklüğüne bağlıdır.

1981 yılında IBM Bilgisayar Firmasının iki araştırmacısı şaşırtıcı ve basit bir aletle, hiç kimsenin mümkün görmediği bir sonuca ulaştılar: Tek başına atomlar görülür. Gerçekten Alman Gerd Binnig ve İsviçreli Heinrich Rohrer sadece yüzeyleri incelemek istiyorlardı ve bunu en küçük ölçüde yapmak istiyorlardı. Bu araştırmadan tek başına atomları gösterebilen bir mikroskop - Tarayıcı tünel mikroskobu ortaya çıktı. Kural: zar gibi ince bir iğne yavaş, yavaş deneğe (numuneye) yaklaştırılır. Uç ile yüzey arasındaki boşluk bir nano metreden daha az durumdaysa o zaman bir akım başlar. Dokunmadan ortaya çıkan bu akım nano dünyasının özgüllüğüdür (hususiyetidir) ve tünel akımı olarak adlandırılır. Şimdi uç deneğin üstünde düz olarak götürülür ve bu arada tünel akımı sabit kalır. İğne ile deneğin uzaklığı daima aynı olmadır. Uzaklığı sabit tutmak için gerekli olan yükselme ve inme hareketi bir bilgisayar tarafından çizilir ve böylece yüzeyin yükseklik profili tam olarak elde edilir.

Tarayıcı Tünel Mikroskobu hızlı bir şekilde geliştirildi. Mikroskoplardan bütün bir aile ortaya çıktı ve onların aracılığı ile sadece yüksek yeterlilikte (tamtamına) yüzey resimleri yapılmaz, bilakis iletkenlik, manyetiklik ve esneklik (elastikiyet) gibi maddenin diğer özellikleri de atom düzeyinde incelenir.

Binnig ve Rohrer 1986 yılında bu yaratıcı (dahiyane) basit buluşlarından dolayı Nobel fizik ödülünü aldılar.

1989 yılında Tarayıcı Tünel mikroskobu alet olarak mikroskobu bir adım ileri götürdü.. Amerikalı Don Eigler, Araştırılan yüzey üzerinde mikroskopla inceleme sırasında mikroskobun ucuyla birkaç atomu itmiş olduğunun farkına vardı. Birkaç eksersiz ona hedeflenen atomların manipüle edilebileceği sonucunu verdi. Daha evvel bilim adamlarının eğlence olarak gördükleri bu teknik bugün standartlara aittir.

Nano teknolojinin geleceği için yapılan övgülerde ve vizyonlarda önemli bir soru ne de olsa karmaşık bir şekilde yanıtlanır: Nano metre küçüklüğündeki iş parçaları nasıl üretilir?

Şimdiye kadar en küçük yapıların üretiminde basit bir reçete takip edildi: Bir büyük blok alınır ve iş parçası doğru şekli alıncaya kadar bıçkılanır, kesilir ve aşındırılır. Bu strateji - Uzmanlar tarafından Tepeden Dibe olarak adlandırılan işlem yöntemi - geçmişte çok başarılıydı. Örneğin bilgisayar chipleri böyle üretilir. Şüphesiz bu işlem yöntemi için bir sınır vardır: Kendisi bütün teknik hünerlerle (marifetlerle) 50 nano metreden daha küçük olan – ne olursa olsun çok sayıda hiçbir iş parçası yaratamazlar. Burada plana başka bir metodun militanları karışır: Onlar nano ürünleri atom, atom monte etmek isterler.

Gerd Binnig tarafından 1981 yılında TarayıcıTünel Mikroskobun bulunuşundan sonra atomları ve molekülleri manipüle etmek için uygun alete sahip olunur. Hür Berlin Üniversitesindeki araştırmacılar Tarayıcı Tünel Mikroskopla tek başına kimyasal bağlamaları parçaladılar ve yeniden başkalarıyla bağlayarak sonuç elde ettiler. Fakat bu yöntemin kesin bir sakıncası vardır: çok yavaştır. Küçük Nano partikül kendisi çoğunlukla onlarcadan yüze kadar olan sayıda atoma sahiptir. Bu montajın çok zamana gereksinimi vardır.

Bahane çok şık bir işlem yöntemi olabilirdi: Kendiliğinden organizasyon.
Kural: Tek başına parçalar birlikte bir tencereye atılır, karıştırılır ve parçalar kendi kendilerine monte olurlar. Bu işlem yöntemi doğal olarak sadece, eğer yapı taşları- yani atomlar veya moleküller- doğru bir şekilde hazırlanırsa, işlevsel olur. Mainz’da Max – Planck-Enstitüsü Polimer Araştırma bölümündeki bilim adamları seçkin özelliklere sahip olan yapay plastik moleküller üreterek bunu denerler. Sonları elektrik yüklenip veya kimyasal reaktif hazırlanırsa, onlar kendileri düzgün aralıklı parmaklıklar şeklinde dizilirler – Nano inceliğinde tellere ilk adım.

Berlin Teknik Üniversitesinde, Prof. Bimberg başkanlığında bir araştırma grubu başka bir yola adım atıyor: Bilim adamları atomları bir altlık üzerine buharlıyorlar. Birkaç saniye içinde atomların santimetre kare başına milyonlarcası 5 nano metre yüksekliğinde düzgün pramitler şeklinde sıralanıyor. Etki, buharlanmış atomlarla altlık arasındaki değişen etkileşmeye dayanıyor. Piramitler yüksek tesirli yeni bir lazerin parçasıdır.

Şüphesiz en iyi kendiliğinden organizasyon yapan büyük bir farkla doğadır: Bitkiler, insanlar, hayvanlar bir inşaatçı ve alet olmadan meydana gelir.