.Bundan 20-25 yýl önce uzaya asansörle çýkýlabileceði iddia edilse, bu iddia acaba insanlara ne kadar inandýrýcý gelirdi? Yakýn bir geçmiþe kadar komik karþýlanan ve ancak bilim kurgu romanlarýna konu olabilecek bu fikir, günümüzde NASA tarafýndan üzerinde araþtýrma yapýlýp proje üretilen bir konu olmuþtur. Bu konunun yakýn zamana kadar imkânsýz görülmesinin sebebi, böyle bir asansör inþasýnda kullanýlacak kablo için yeterince dayanýklý ve bir o kadar da hafif malzeme bulunamamasýydý. Bugün ise uzmanlara göre, hem hafif hem de çok yüksek mukavemete sahip karbon nanotüplerden oluþturulacak nanomalzemeler, uzay asansörünün îmâli için kilit malzeme durumundadýr.

Kir tutmayan boya, kirlenmeyen çorap, kurþun geçirmeyen kumaþ, mikrosensör gibi her geçen gün yenileri keþfedilen ürünlerin yapýtaþý olan nanomalzemeler, son yýllarýn en dikkat çeken konularýndandýr. Tabiî nanoyapýlara; kaolinit, montmorillonit türü kil mineralleri ile insan vücudunun inþa ve iþletilmesinde kullanýlan nanometre ölçeðindeki biyomoleküller örnek verilebilir.

Klâsik malzeme davranýþý kanunlarý yerine, atom fiziði kanunlarýný sergileyen nanomalzemeler; metal, seramik, polimer veya kompozit türde olabilir. Dünyada ticarî nanomalzemelerin en yaygýn çeþidi olan nanokompozitlere olan talep, yýlda binlerce tona ulaþmýþ ve her geçen gün hýzla artmaktadýr.

Nanomalzemelerin hususiyetleri
Kullanýldýðý ana malzemenin yüzeyine veya buraya yakýn kýsýmlara daðýtýlabilmesi, nanomalzemeyi normal malzemeden farklý kýlan hususiyetlerden biridir. Böylelikle ana malzeme, elektronik, manyetik, optik ve reaktivite bakýmýndan son derece farklý hususiyetler kazanýr. Nanomalzemelerin yapýsýna az miktarda baþka elementler eklenerek, dayanýklýlýkta % 100’e varan bir artýþ elde edilebilir. Malzemelerin yüzeylerine kaplanan ve çoðu defa pürüzsüzlüðü saðlayan nanopartiküller, su ve nem bakýmýndan izolasyonu artýrmada, ayrýca kirlenmeyi önlemede kullanýlýr. Bazý nanomalzemelere silikat parçacýklar eklendiðinde, bu malzemeler normal þartlardakinden 100 oC daha yüksek sýcaklýkta kullanýlabilmektedir. Güvenlik açýsýndan malzeme seçiminin mühim olduðu uzay araçlarýnýn ve uçaklarýn yapýmýnda, çok hafif, sert ve dayanýklý malzemeler gerekmektedir. Nanokompozitlere verilen dayanýklý yapý ile sýcaklýða mukavemet hususiyeti, bu maddelerin uzay araçlarý, uçak ve elektronikte yaygýn olarak tercih edilmelerini mümkün kýlmýþtýr. Ayný zamanda, polimer tabanlý nanokompozit gibi bazý nanomalzemelerin iþlenmesinin kolay olmasý, bu malzemelerin kullanýmýný yaygýnlaþtýrmýþtýr. Meselâ bu malzemeler, otomotiv endüstrisinde büyük ölçekli üretim uygulamalarýna kolaylýkla uyumlu hâle getirilerek kullanýlmaktadýr.

Karbon nanotüpler
En dikkat çekici nanomalzemelerden biri olan karbon nanotüpler, yapýsýna girdiði malzemelere son derece ilginç hususiyetler kazandýrmaya vesile olduðundan, nanoteknolojide baþlýca araþtýrma alanlarýndan birini teþkil etmektedir. Karbon nanotüpleri, karbon nanoparçacýklarýnýn deðiþik þekillerde dizilmesiyle teþkil edilen bir veya iki duvarlý, açýk veya kapalý uçlu, düz veya spiral þekildeki yapýlardýr. Karbon nanotüplerine; yalýtkanlýk, yarý iletkenlik veya süper iletkenlik gibi çok deðiþik elektronik hususiyetler ile sertlik, elâstiklik veya dayanýklýlýk açýsýndan farklý davranýþ þekilleri verilmiþtir. Karbon nanotüplerinin 2.800 oC’de bile kararlý yapýsýnýn devam ettiði, elektrik iletkenliði hususiyetinin korunduðu ve bu þartlarda bakýr tellerden bin kat daha iletken olduðu tespit edilmiþtir. Karbon nanotüpler yüzey/hacim nispetlerinin çok düþük olmasý sebebiyle de, hidrojen depolanmasýnda kullanýlabilecek ideal malzemelerdir.

Karbon nanotüpleri, elektronik açýdan da üstün hususiyetlerle donatýlmýþtýr. Elektronik araçlarýn güçlerinin artýrýlýp boyutlarýnýn küçültülmesiyle ortaya çýkan ýsýnma ve kýrýlma gibi problemler, nanomalzemeler kullanýlarak giderilmeye çalýþýlmaktadýr.

Tabiatta nanomalzemeler
Tabiatta canlýlarýn hizmetine sunulmuþ tabiî nanomalzemeler çok eski zamanlardan beri insanlar tarafýndan kullanýlagelmiþtir. Meselâ tabiî nanomalzemelerden olan kil minerali, günümüzde hem teknoloji sahasýnda hem de çevreyle alâkalý uygulamalarda kullanýlmaktadýr. Parçacýklý bir yapýya sahip kýlýnmýþ olan killere, harikulade yüzey hususiyetleri verilmiþtir. Dünyada sýnýrlý miktarda bulunan kalsiyum montmorillonit kili, 1800’lü yýllardan beri birçok hastalýðýn tedavisinde kullanýlmaktadýr. Hayvanlarýn da yiyerek veya içinde yuvarlanarak bu kilden faydalandýðý tespit edilmiþtir. Yüzeye çekme ve emme (adsorb ve absorb) hususiyetleri sebebiyle, vücudu toksik maddelerden arýndýrma özelliði verilen bu kil, canlý çamur olarak da adlandýrýlmaktadýr. Kalsiyum montmorillonit kilinin zehirden arýndýrma hususiyeti dýþýnda; baðýrsak problemleri, açýk yara, aðrý, kolit (kalýn baðýrsak iltihabý, ishal, hemoroit, ülser, sivilce, kansýzlýk gibi birçok rahatsýzlýðýn tedavisinde kullanýldýðý bilinmektedir.

Nanoparçacýklar, çok önceleri seramik îmâlâtýnda boya maddesi olarak kullanýlmýþtýr. 19. yüzyýlda, çok küçük parçacýklardan müteþekkil (kolloidal) altýn; romatizma ve kireçlenme gibi hastalýklar ile bütün kötülüklerin anasý olan alkol baðýmlýlýðýnýn tedavisinde kullanýlmýþtýr. Eski devirlerde süsleme sanatýnda, nanomalzemelerle cama farklý renkler ve optik hususiyetler kazandýrýlmýþtýr. Yüzlerce yýl önce uygulanan bu tekniklerin mahiyeti günümüzde dahi tam mânâsýyla çözülememiþtir.

Sun’î nanomalzemelerin çevre ve insan saðlýðý açýsýndan menfî tesirleri konusunda henüz yeterince araþtýrma yapýlmamýþtýr; ancak bilim adamlarý bu hususta bazý endiþeler taþýmaktadýr. Buna karþýlýk, tabiî nanomalzemelerin kullanýlmasý saðlýk açýsýndan bir tehlike arz etmemektedir. Meselâ, nanomalzemelerden montmorillonitin de içinde bulunduðu kil minerali sýnýfý olan smektitlerin, insan saðlýðý açýsýndan en ufak bir tehdit oluþturmadýðý gösterilmiþtir.

Vücudumuzdaki nanoyapýlar
Canlý organizmalar incelendiðinde, karþýmýza mükemmel yaratýlmýþ sayýsýz nano ölçekli yapý çýkmaktadýr. Meselâ, yaklaþýk 210 farklý çeþitte yaratýlmýþ 100 trilyon hücreden müteþekkil insan vücudundaki bir hücrenin zar kalýnlýðý 8 nm’dir. Bunun yaný sýra, genetik þifrelerin saklandýðý DNA’nýn çift sarmal yapýsýnýn çapý da 2 nm’dir. Vücudumuzun protein sentezleme santrali vazifesini yerine getiren ribozomun çapý 12-20 nm, proteinlerin yapýtaþlarý olan aminoasitlerin boylarý ise 0,8-1,1 nm’dir. Protein sentezinde þifre taþýyýcýlýðý görevi yapan mRNA’nýn çapý 1,5 nm, hücrelerimizde enerji santrali vazifesi verilen mitokondriler ise 0,2-5 mikrondur (1 mikron=1 μm=1000 nm). Günümüz teknolojisi ile üretilen makinelerin büyüklüðü, vücudumuzdaki nanoyapýlarýn boyutlarýna indirilemediði gibi, hiçbiri de, onlar kadar verimli çalýþmamaktadýr. Kusursuz iþletilen bu muhteþem sistemdeki nakýþlar, mükemmel bir sanatýn tercümaný gibidir. Bir insan saçýnýn, nano ölçekteki bir parçacýktan yüz bin kat daha büyük olduðu düþünülürse, bu ölçekteki yapýlar içinde üretim, onarým, ayrýþtýrma, taþýma gibi çok hayatî fizikî, kimyevî ve biyolojik hâdiselerin yönetilip devam ettirilmesi, ancak kudreti sonsuz Yaratýcý’nýn tasarrufuna verilebilir. Ýnsan vücudunda dolaþtýrýlarak nanoyapýlarýn görüntülerini kaydeden kameralarý gördüðünde hayretler içinde kalan insanoðlu, acaba bu mükemmel yapýlarýn Sahibi’nin kudretini ne derece idrak edebilmektedir?

Makinelerin hacimleri küçüldükçe fonksiyonlarý azalýr. Beþerin icat ettiði sistemlerde küçülmeyle ortaya çýkan sürtünme, sýcaklýk artýþý, dayanýklýlýkta azalma gibi birçok probleme karþýlýk, insan vücudunda ve tabiatta küçüldükçe daha muhteþem hâle gelen nanosistemler problemsiz bir þekilde çalýþtýrýlmaktadýr.

Netice itibariyle, bir pirincin sýnýrlý alanýna süslü hatla yazý yazmak, düz bir sayfaya düz yazý yazmaktan daha zordur. Bunun gibi, nanosistemlerde muhteþem sanatlarýný sergileyen Sonsuz Ýlim ve Kudret Sahibi’nin mührünü kâinatta görmemek insafsýzlýk olmaz mý?

Kaynaklar
- Hickman, K., Nanomaterials: It’s a Small, Small World, http://www.csa.com/discoveryguides/nano/overview.php
- http://www.mmo.org.tr/muhendismakina/arsiv/2003/Mart/havacilik_uzay.htm
- Yeni Ufuklara, Bilim ve Teknik Dergisi, Aðustos 2005 sayýsý eki.
- Ustaoðlu, H. A., Killerin Yapýsý ve Faydalarý, Sýzýntý, Haziran 2007.
- http://www.uach.sav.sk/web/dokumenty/APVV/APVV_050505_ENG.pdf
- Sarsýlmaz, A., Ýnsan Denen Meçhul, Sýzýntý, Mart 2007.