NANOTEKNOLOJİ
Nanomalzeme


Önümüzdeki 20 yıl içerisinde nanomalzemeler ile ilgili bilimsel, teknik ve mühendislik çalışmalarından beklentiler, klasik malzemelerin özelliklerinin ve uygulamalarının gelişmesine, yeni teknoloji alanlarının ortaya çıkmasına neden olacak niteliktedir. Nanomalzemeler, metal, seramik, organik moleküler topluluk, polimerik ya da kompozit malzemeler olabilir. Tanımlayıcı nitelikleri 1 ile 100 nm arasındaki boyutlarıdır. Nanomalzemeler, yalnızca minyatürizasyonda yeni bir aşama olarak düşünülmemelidir; tümüyle yeni bir alandır: nanodünya, atomik ve kuantum fenomenleri ile hacimsel (bulk) malzeme ölçeğinin arasında yer almaktadır. Geleceğin teknolojilerinin atom, molekül ve nanoküme boyutlarında, malzemenin şeklinin kontrol edilmesi, nanoyapıların organize edilmesi, aygıtlara dönüştürülmesi, malzemenin ve yüzeylerin tasarlanması-işlenmesi üzerine inşa edileceği öngörülmektedir.

Nanomalzemeler boyutlarından dolayı, elektronik, fotonik, manyetik, reolojik, yapısal ve mekanik niteliklerinde olumlu yönde farklılık gösterirler. Bu farklılığın nedenleri ise, yüksek yüzey-hacim oranları, hacimsel davranışlar ortaya çıkmadan sınırlı sayıda atom ya da molekül arasındaki kooperatif fenomenler ve nano-boyutlu yapılarda ortaya çıkan kuantum etkileridir. Yol haritasındaki öngörülerin gerçekleştirilebilmesi için:

i) yetişmiş eleman açığının öncelikle giderilmesi (disiplinler arası yüksek lisans ve doktora programlarının oluşturulması, bu programlara kayıtlı öğrencilerin desteklenmesi, doktora-sonrası araştırmacılar için destek sağlanması),
ii) üniversitelerin, küçük, orta ve büyük ölçekli sanayinin araştırma alt yapısının oluşturulması, yasal düzenlemelerle geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması,
iii) araştırma merkezlerinin artırılması ve yaygınlaştırılması, sanayi tarafından yapılan veya yönlendirilen araştırmaların teşvik edilmesi ve desteklenmesi,
iv) teknoparkların yaygınlaştırılması ve geliştirilmesi, (bu özellikle nanoteknolojilerin geliştirilmesi için oldukça önemlidir),10
v) çok işlevli nanokompozitler, nanotozlar (örneğin nanomanyetik tozlar), nanoyapılı ince filmler, kuantum noktaları, nanoteller, nanotüpler, nanotabakalar, nanogözenekli, biyoesinli malzemeler konularında temel ve uygulamalı araştırma ve geliştirme çalışmalarının gerçekleştirilmesi gerekmektedir.

Bu hedeflere yönelik temel olarak iki farklı yaklaşımdan söz edilebilir. Yukarıdan-aşağıya (top-down) yaklaşımında ağırlıklı olarak litografik yöntemler kullanılmaktadır. Aşağıdan-yukarıya (bottom-up) yaklaşımında ise, moleküler-atomik birimleri bir aray getirmek için süpramoleküler kimyadan yararlanılacaktır. Süpramoleküler kimya, moleküllerin, fonksiyonel moleküler ya da molekül toplulukları oluşturmak üzere bir araya getirilmesinin ya da kendiliğinden bir araya gelmesinin (self-assembly) kurallarını inceler. Bu özelliği ile “aşağıdan-yukarıya” nanoteknoloji yaklaşımının moleküler yapısını oluşturmaktadır. Kolloid ve sol-jel yöntemleri de bu gruba dahildir. Nanotüpler, nanoteller ya da benzeri nano-bileşenler, süpramoleküler kimya aracılığı ile fonksiyonel moleküler aygıtlara dönüştürülecektir. Süpramoleküler bir tasarım, pek çok kez canlılar dünyasındaki örneklerden esinlenerek elde edilecektir. Bunlara örnek olarak, yapay enzimler, yapay fotosentez sistemleri, yapay biyoesinli motorlar ya da “de novo” tasarlanmış proteinler düşünülebilir.

Yukarıda belirtilen temel ve uygulamalı araştırma yöntemleri ve teknoloji politikaları hayata geçirildiğinde aşağıdaki ürünlerin geliştirilebileceği öngörülmektedir:

1. Çok işlevli nanokompozit malzemeler
Sensör, katalizör, yakıt hücreleri ve elektrotlar, polimerik nanokompozitler, yüksek kapasiteli veri depolama sistemleri için manyetik nanokompozitler; otomotiv, cam, ambalaj ve beyaz eşya sanayi için nano-kaplamalar, boyalar ve akıllı (smart) tekstil ürünleri.
2. Biyoesinli malzemeler ve katalizörler Yapay enzimler, moleküler aygıtlar, yapay fotosentetik sistemler
3. Kendiliğinden düzenlenme (self-assembly) yöntemleri ile nano-elektronik ve nanomekanik aygıtlar


Kaynak...:
http://vizyon2023.tubitak.gov.tr/stratejikteknoloji/nano.pdf