Nanoteknolojinin Şaşırtıcı Dünyası / Prof. Dr. Levent Trabzon
Nanoteknoloji kavramından ve bu teknolojinin tarihçesinden bahseder misiniz?
1 mikron, 1.000 nanometre demek. 1.000’er, 1.000’er gidiyor. 1 mikron, metrenin milyonda 1’i.
1 nanometro, metrenin milyarda 1’i. 1.000 katı daha küçük bir mikron. 1 mikron, aynı zamanda 1.000 nanometre. Ama 1.000 nanometreye biz nanoteknoloji demiyoruz, mikroteknoloji diyoruz. Boyut düşüyor. 100 nanometre ve onun altı, nanoteknoloji olarak adlandırılıyor.
20 sene önce 250 nanometre ve altı nanoteknoloji olarak adlandırılıyordu.
Dediğim gibi o boyutlar artık çok daha kolay yapılıyor. 250 nanometre, yani 0,25 mikroteknoloji olarak adlandırılmıyor. O bile hala mikroteknoloji olarak adlandırılabiliyor. Çünkü onu hala o boyutlarda üretmek çok daha kolay. Ama boyut küçüldükçe, bir şeyi üretmek çok daha zorlaşıyor. Çünkü boyut küçüldükçe maddenin bütün özelliklerini değiştirebiliyorsunuz. Farklı özellikler sergileyebiliyor. Yalıtkan bir malzeme, iletken hale geliyor. Mesela karbon yalıtkandır ama nanotüpe geldiği zaman elektriği iletiyor. Birçok özelliğini değiştirmiş oluyorsunuz onun.
Kimyacılar da nanoteknoloji çalışıyor. Onların da kullandıkları birçok kimyasal hep nanoboyutlarda.
Sonuç itibariyle nano, boyut demek. Santimetre, metre dediğimiz zaman
onun bir boyutu olduğunu anlıyoruz. Ama nano deyince onun boyut olduğunu birçok kişi bilmiyor. Nano da metre, santimetre gibi bir boyuttur.
Mesela santimetreteknoloji diye bir şey yok, metreteknoloji diye bir şey yok. Ama nanoteknoloji dediğimizde de bir boyuttan bahsediyoruz. Saçınızın kalınlığı 100 mikronmetre. Nanometrenin üst sınırı saçınızın 1.000’de 1’i. 8-9 tane atomu üst üste koyduğunuzda 1 nanometre yapar. Mesela silisyum, normalde ışık yayamayan bir malzemedir. Ama silisyumun boyutunu 3-4 nanometreye düşürdüğünüz zaman ışık yaymaya başlar. Beklenmeyecek kadar faydalı, zararlı, şaşırtıcı, mukavim gibi sonuçlar ele alabiliyorsunuz.
Bizim yaptığımız bir çalışma var buna benzer. Ana kolonlar ürettik 70 nanometre boyutunda. Bunların bir kısmını düz, bir kısmını spiral, bir kısmını üstten baktığınız zaman kare şeklinde 90 derecelik, bir tane de üçgen yaptık. Bunun üzerine kök hücre ektik. Sonuçta kök hücre, sadece ve sadece kesit alanı kare olan silisyum kolonlarda kemik hücresine dönüştü ve kemiğinizde bulunan kalsiyum fosfat oranının aynı oranla (ortamda herhangi bir besin vermeden) aynı kemikte olduğu gibi kalsiyum fosfat oluştu. Kök hücre şaşırdı, kendisini kemik hücresine bağlı zannetti, değişime uğradı, kemik hücresi formasyonuna girdi ve kemik hücresi için gerekli olan kalsiyum fosfatı aynı oranda üretti stikiyometrik olarak. Bizim amacımız farklıydı. Hücrelerin yüzey üzerindeki davranışları nasıl olacak diye bakacaktık ama beklemediğimiz bir sonuca vardık.
Hakikaten nanoteknoloji insanı şaşırtıyor. Işığı farklı çeviriyor, renk değiştiriyor, direncini arttırıyor, iletken ya da yalıtkan yapıyor.
Nanoteknolojinin başlangıcı şu tarihtir diyemiyoruz ama atom yapılarının taramalı tünel mikroskopu ile atomların bir noktadan alınıp bir noktaya taşınması ve görüntülenmesi sonucunda ve bir atomun manipüle edilmeye başladığından itibaren nano-teknolojinin başlangıç tarihi olarak kabul edildi. Dediler ki: “80’li yılların ortasında yeni bir devrim ve yeni bir teknoloji süreci başladı. Biz de buna ‘nanoteknoloji’ diyelim.”
“Şam Kılıcı” diye belirtilen metalin, çeliğin içerisinde karbon-nanotüp benzeri yapıların bulunması bile 300-400 yıl öncesinde var.
Aslında insanlar bir şekilde daha iyi, daha mukavim, daha güçlü, daha keskin veya daha estetik yapıların oluşması ya da varolan yapıdan birkaç adım öte bir ürün geliştirme amacıyla nanoteknolojiyi eskiden de kullanmıştır. Son 20-30 yılda kullanılmasındaki temel etki ise daha iyi, daha hızlı, daha dayanıklı bir ürün yapabilmektir.
Mesela uçaklarda karbon-nanotüpü kullanarak daha hafif uçak yapabilir miyim? Daha hafif uçak yaparsam daha fazla yolcu alırız. Daha az yakıt harcarsam uçak biletlerinin fiyatları düşer.
Yine arabalarda karbon-nanotüpten veya farklı bir nano üründen kompozit malzeme yapabilirsen daha az yakıt harcarsın. Ayrıca daha az yakıt yaktığı için de sera etkisini azaltırsın.
Yani konfor, rahat yaşam, kısmen ömür uzatma, bir de daha sağlıklı yaşama yönelik olarak nanoteknoloji amacına uygun olarak kullanılabilecek fırsatlar sunuyor açıkçası.
85’te başladı bu yaklaşım, hala devam ediyor. 2030’a kadar olgunlaşma devresi sürecek. 2030’dan sonra olgunlaşma devresinin tam anlamıyla artarak ilerleyeceği düşünülüyor. Beklenti bu yönde.
Türkiye’de ve dünyada ne gibi çalışmalar yapılıyor?
Dünyada teknolojik lider ülkelere baktığınız takdirde ABD önde gözüküyor. Kore şu an %2.5-3 civarında bütçe ayırıyor. 2020’lerde %5 ayıracak.
Karbon-nanotüp, grafen, biyoteknoloji, hafif ve akıllı malzeme, tekstil ön planda.
Kimya teknolojisi ile organik yapı içerisinde bağ sayısını artırdılar ve bu sayede üretilen vernik, kazımaya karşın 100 kat daha fazla sağlam hale geldi.
Mesela Mercedes kendi arabasının üzerini nanoteknoloji ürünü olan boyayla boyadı. Onun boyası dayanıklı olduğu için hiçbir şekilde çizilmiyor. Bunun gibi yüzlerce ürün sayabiliriz.
Türkiye’de nanoteknoloji alanında öncü kuruluş ASELSAN’dır. Türkiye’de genelde nanoteknoloji deyince nano boyutta tozlarla bir şey yapılmaya çalışılıyor. Çünkü boyut küçüldüğü zaman normal şartlarda gördüğümüz fiziksel, kimyasal özelliklerden farklı özellikler göstermeye başlıyor.
Mesela altın tanecikleri nano boyuta indiği zaman altın renginde olmuyor, farklı renklerde görüyorsunuz. Malzeme altın ama mavi, kırmızı, sarı ya da bunların değişik tonlarını görüyorsunuz, kullandığınız nano tozun boyutuna göre değişiklik gösteriyor. Işığa o şekilde yansıtıyor çünkü. Biz renkleri, ışığın yansıması olarak görüyoruz. Dolayısıyla o boyutlara girdiği zaman gördüğünüz bu fiziksel özellikli renk ve beraberinde birçok özelliği de değişiyor.
Türkiye, genelde bu konularda çalışıyor.
Burada laboratuvarda mikro akışkan sistemler konusunda çalışıyoruz. Boyutlar küçüldükçe, değiştikçe hem mikro hem nano diye birlikte söyleniyor.
Burada, kanserin erken tanınması sistemi üzerine çalışıyoruz. Kanda bu tür kanser hücreleri çok az sayıda ise normal metotlarla bulamıyorsunuz ve herhangi bir hastalık belirtisi yok. Fakat kanda kanser hücreleri varsa, bu teknoloji sayesinde onları çok az sayıda olsa da tespit edip yakalayabiliyorsunuz. Bu bir hastalık tanı sistemi. Bununla ilgili yeni birçok çalışma var.
Nanoteknoloji yüksek maliyetli bir teknoloji mi?
Evet, değişik kategorileri var. Öncelikle laboratuvar veya üretim yeri olarak “temiz oda” diye bir kavram söz konusu. İlla nano yapılarına veya sistemlerine malzeme üretmek zorunda değilsiniz. Fakat büyük çoğunlukla teknolojik sistemler, öyle yapılar ve ortamlar içerisinde üretilmesi lazım. “Temiz Oda”daki toz miktarı, normal bir odanın içinde bulunmuş olan toz miktarından 30-50-100 bin defa azaltılmış. Odalara özel kıyafetlerle giriyorsunuz.
Türkiye’deki 2005’ten önceki temiz oda laboratuvar alanı yaklaşık 1.000 m² idi. Şimdi ise 8-10.000 m²’yi buluyor. Devlet bu konuda inanılmaz bir destek sağladı.
Sadece altyapının m²’si cihazlar hariç 5.000 Euro’dan başlıyor. Çok bariz bir örnek vereyim size: Bir Intel çipini yapmak amacıyla bir fabrika kurmanın maliyeti 5 milyar dolar mertebesinde.
Kalkınma Bakanlığı ve TÜBİTAK, nanoteknoloji odaklı bir ürün fikriniz varsa karşılıksız 100 bin lira para veriyor.
Bakanlık tarafından desteklenen birkaç tane kişi tanıyorum. Karabük’te dağların arasında gümüş nanotoz üretiyorlar. Ankara’da yine bir öğrenci firması karbon-nanotüp üretiyor. İki sene önce bunun kilosunu 10.000 dolara ancak dışarıdan alabilirdiniz. Şimdi buradan kilosunu 2-3.000 dolara mâl edebilirsiniz.
İnsan kaynağı ilişkilerini geliştirebilirseniz belli bir oranda. Altyapının da oluşumuyla beraber insanlar kendi fırsatlarını, imkânlarını, inovasyonlarını ticarileştirme imkânını doğurabiliyor. Evet, altyapı imkânları açısından ama daha da önemlisi insan kaynakları yönünden pahalı bir yatırım. Çünkü kaliteli bir insan yetiştirmek her zaman için maliyetlidir.
Dolayısıyla insanların, lisans ve doktora öğrencilerinin teknoloji üretimine yönelik olarak desteklenmesi, aynı zamanda teşvik edilmesi ve manevi olarak da özendirilmesi lazım.
Yoksa yapılmayacak şeyler değil. Önümüzde 10-15 yıl daha var. Belki ondan sonra yine bir şey yapılabilir ama asıl küfeyi dolduranlar söz sahibi olacaklar bu konuda.
Nanoteknolojinin yan etkileri veya zararları var mı?
Uzun dönemde sağlığa etkilerinin araştırılması lazım. Karbon-nanotüpler kullanılıyor, bu konuda internette araştırma yaparsanız bunların zararlarından bahsediyor. Çünkü hakikaten gözle görülemeyecek şeylerden bahsediyorsunuz. Bu tozların ileriye dönük ne gibi zararlar verebileceğiyle ilgili en ufak bir bilgi yok. Bu bilgiler belki gelecekte yapılacak bir çalışmayla elde edilebilecek. Bugün sadece ortaya koyduğu faydalar göz önüne alınıyor.
İleriye dönük, vücutla ve deriyle temas ettiği zaman ne gibi zarar vereceğiyle ilgili bir çalışma mevcut değil. Çünkü standartlar tam belli değil.
Amerika’da da standartlar tam oturmamış durumda. Dolayısıyla iş sağlığı ve güvenliği açısından ciddi bir açıklık olduğunu söyleyebilirim.
Eğer nanoteknolojiyi, telefonlarınızdaki çiplerde ya da elektronikte kullanıyorsanız zaten bir zararı yok. Ama bir şeye katkı maddesi olarak kullanıyorsanız, tekstilde boyanın içine karıştırıyorsanız, bunun zararlı olup olmayacağı ileride anlaşılacak.
Ama herhangi bir mikroçip ürettiğiniz zaman fonksiyonları yerine getiriyorsunuz. Zaten bir zararı yok ve hemen paketliyorsunuz onları. Çip paketlenir, dış etkilerden koruma amaçlı olarak. Dolayısıyla size de zarar vermez hale gelir. Ama o boyuttaki bir tozu, fiziksel bir varlık olarak bir şeyin içine katarak kullanırsanız, onun vücutla temas ettiği anda veya soluma yoluyla aldığınız an ne gibi etkileri olacağıyla ilgili çalışmalar yetersiz.
Sigaranın da zararlı olduğu çok sonradan ortaya çıktı. Geçmişte hiçbir zararı olmadığı düşünülüyordu. Yıllar geçtikten sonra artık bazı ölümlerin sigaradan kaynaklı olduğu ortaya çıktı
Metal tozunu yuttuğumuzda ve bu sürekli akciğerde yapıştığı ya da kana karıştığı zaman ne olacak? Pek konuşulmak istenmiyor. Bütün uluslararası teknoloji konferanslarına girin, bununla alakalı hiçbir sözcük yoktur. Çünkü bu konuda ortaya çıkmış bir bilgi yeterli ölçüde değildir.
Diğer Röportajlar
