Nanoteknoloji Kullanım Alanları: Tıptan, Elektroniğe

Nanoteknoloji ve onun mikroskobik evreni, çağdaş bilim ve endüstri için devasa olanaklar sunmaktadır. Kanser hücreleriyle savaşan görünmez parçacıklar, daha az enerji tüketen daha hızlı mikroişlemciler, 10 kat daha uzun ömürlü piller veya iki kat daha fazla enerji veren güneş panelleri. Bunlar, bir sonraki sanayi devrimine dönüşmek için tüm bileşenlerine sahip bir disiplin olan nanoteknolojinin kullanım alanları ndan sadece birkaçı.

Bu uygulama alanlarının detaylarına hep beraber bakalım.

Nanoteknolojinin Kullanım Alanları

Nanoteknolojinin bazı kullanım alanları şunlardır:

1. Tıp

Araştırmacılar, ilaçları doğrudan vücudunuzdaki hastalıklı hücrelere iletebilen molekül boyutunda özelleştirilmiş nanopartiküller geliştiriyorlar. Bu yöntem mükemmel hale getirildiğinde, kemoterapinin hastanın sağlıklı hücrelerine verdiği zarar büyük ölçüde azaltılacak.

Nanotıp, halen geliştirilmekte olan nanoparçacıkların uygulamalarını ve hücresel düzeyde onarımlar yapmak için üretilmiş nano-robotların kullanımını içeren daha uzun vadeli araştırmaları da içerir. Nanotıp sayesinde hücre onarımı, yara tedavisi, teşhis teknikleri gibi operasyonlarda devrim yaşanması olası.

2. Elektronik

Nanoteknoloji, elektronik komponentlerin ağırlıklarını ve güç tüketimini azaltırken elektronik cihazların yeteneklerini nasıl artırabileceğimize dair bazı cevaplar barındırıyor. Elektronik cihazlarda görüntüleme ekranlarının iyileştirilmesi bu cihazların ağırlığını, kalınlığını ve güç tüketimini azaltır. Nanoteknolojik malzemeler bunu mükemmel bir biçimde yapar.

Ayrıca nanoteknolojik malzemeler entegre devrelerde kullanılan transistörlerin boyutunun küçültülmesini de sağlıyor. Araştırmacılar “bugünün tüm bilgisayarlarının gücünü avucunuzun içine koymanın” mümkün olabileceğine inanıyor.

Elektronikteki nanoteknoloji sayesinde elektronik cihazların veri iletim hızı, kartlarının verimi de artırılabilecek.

3. Gıda

Nanoteknoloji, gıdaların yetiştirilmesinden paketlenmesine kadar olan süreçlerde bilim insanlarına eşsiz yardımlarda bulunuyor. Şirketler, yalnızca gıdanın tadında değil, güvenliğinde de fark yaratacak nanomalzemeler geliştiriyor.

Örneğin, hafif şişelerde, kartonlarda ve ambalajlarda kil nanokompozitler kullanılmaktadır. Bu nanokompozitler oksijen veya karbondioksit gibi gazların ambalajın içerisine girmesini önler.

Ayrıca depolama kutuları, plastiğe gömülü gümüş nanoparçacıklarla üretiliyor. Gümüş nanopartiküller, daha önce kutularda saklanan herhangi bir malzemedeki bakterileri öldürerek zararlı bakterilerden kaynaklanan sağlık risklerini en aza indiriyor.

Nanosensörler vücudunuzda bir vitamin eksikliği tespit ettiğinde, vücudunuza salınacak besinleri içeren nanokapsüller geliştirmek için de araştırmalar yürütülmektedir. Temel olarak bu araştırma, vücudunuzda ihtiyacınız olan besinleri ihtiyaç duyduğunuz anda sağlayan süper bir vitamin depolama sistemi ile sonuçlanabilir.

4. Yakıt hücreleri

Nanoteknoloji, metanol gibi yakıttan hidrojen iyonları üretmek için kullanılan katalizörlerin maliyetini azaltmak ve hidrojen iyonlarını oksijen gibi diğer gazlardan ayırmak için kullanılan membranların verimliliğini artırmak için kullanılmaktadır.

Katalizörler, hidrojen iyonları üretmek için hidrojen veya metanol gibi yakıtlarla birlikte kullanılır. Çok pahalı olan platin, bu işlemde tipik olarak kullanılan katalizördür. Şirketler, gereken platin miktarını azaltmak için platin nanoparçacıklarını veya platini tamamen değiştirmek için diğer malzemelerin nanoparçacıklarını kullanıyor ve böylece maliyetleri düşürüyor.

Nanoteknoloji, düşük dereceli hammaddelerden yakıt üretimini ekonomik hale getirerek, motorların kilometresini artırarak ve normal hammaddelerden yakıt üretimini daha verimli hale getirerek dizel ve benzin gibi fosil yakıtların eksikliğini giderebilir.

5. Güneş panelleri

Şirketler, geleneksel güneş panellerinden daha düşük maliyetle üretilebilen nanoteknolojik güneş panelleri geliştirdiler. Kristal yarı iletken malzemeden yapılmış geleneksel panelleri üretmek için tipik olarak kullanılan yüksek sıcaklıktaki vakumlu biriktirme işlemi yerine baskıya benzer düşük sıcaklıkta bir işlemin kullanılmasının bir sonucu olarak azaltılmış üretim maliyetleri ile karşılaştılar.

Nanoteknolojili güneş panelleri geleneksel olanlar kadar verimli değildir, ancak düşük maliyetleri bunu telafi etmektedir. Uzun vadede nanoteknoloji sürümleri hem daha düşük maliyetli olacak hem de kuantum noktaları kullanılarak geleneksel olanlardan daha yüksek verimlilik seviyelerine ulaşabilecektir.

6. Araç pilleri

Şirketler şu anda nanomalzemeler kullanarak piller geliştiriyorlar. Böyle bir pil, on yıllarca rafta dursa bile ilk kullanımda verimi hiç düşmeden çalışabilecek. Ayrıca nanoteknolojik piller, geleneksel pillere göre daha hızlı şarj edilebilir yapıdadır.

Bu faydalar, elektrot yüzeyinin nanoparçacıklarla kaplanmasıyla elde edilir. Bu, elektrotun yüzey alanını arttırır ve böylece elektrot ile pilin içindeki kimyasallar arasında daha fazla akım akmasına izin verir. Bu teknik, pillerin ağırlığını önemli ölçüde azaltarak hibrit araçların verimliliğini artırabilir.

7. Uzay

Nanoteknoloji, uzay uçuşunu daha pratik hale getirmenin anahtarı olabilir. Nanomalzemelerdeki gelişmeler, daha hafif uzay araçları ve uzay asansörleri ile sonuçlanacak. Bu ilerlemeler roket yakıtı miktarını önemli ölçüde azaltarak, yörüngeye ulaşma ve uzayda seyahat etme maliyetini düşürebilir. Ayrıca, nanosensörler ve nanorobotlarla birleştirilen yeni malzemeler, uzay gemilerinin, uzay giysilerinin ve ekipmanlarının performansını iyileştirebilir.

8. Hava kalitesi uygulamaları

Nanoteknoloji, arabalardan veya endüstriyel tesislerden kaçan buharları zararsız gazlara dönüştürmek için kullanılan katalizörlerin performansını iyileştirebilir. Bunun nedeni, nanopartiküllerden yapılan katalizörlerin, reaksiyona giren kimyasallarla etkileşime girmek için daha büyük partiküllerden yapılan katalizörlere göre daha büyük bir yüzey alanına sahip olmasıdır. Daha geniş yüzey alanı, daha fazla kimyasalın katalizörle aynı anda etkileşime girmesine izin verir, bu da katalizörü daha etkili hale getirir.

9. Su kalitesi uygulamaları

Nanoteknoloji, su kalitesindeki sorunlara çözüm geliştirmek için kullanılmaktadır. Zorluklardan biri, TCE adı verilen bir temizleme solventi gibi endüstriyel atıkların yeraltı suyundan uzaklaştırılmasıdır. Nanopartiküller, kirletici kimyasalı, kimyasal reaksiyon yoluyla zararsız hale getirmek için kullanılabilir. Çalışmalar, bu yöntemin yeraltı havuzlarında dağılmış kirleticilere ulaşmak için başarılı bir şekilde kullanılabileceğini ve arıtma için kullanılacak suyun zeminden dışarı pompalanmasını gerektiren yöntemlerden çok daha düşük maliyetle uygulanabileceğini göstermiştir.

10. Kimyasal sensörler

Nanoteknoloji, bir sensörün çok az miktarlardaki kimyasal buharı kolaylıkla algılamasını sağlayabilir. Nanoteknoloji tabanlı sensörlerde karbon nanotüpler, çinko oksit nanoteller veya paladyum nanoparçacıklar gibi çeşitli algılama elemanları kullanılabilir. Nanotüplerin, nanotellerin veya nanopartiküllerin küçük boyutları nedeniyle, algılama elemanlarının elektriksel özelliklerini değiştirmek için birkaç gaz molekülü yeterlidir. Bu durum, çok düşük bir kimyasal buhar yoğunluğunun tespit edilmesini sağlar.

11. Spor malzemeleri

Tenis veya golf ile ilgileniyorsanız, spor malzemelerinin bile nano alemine girdiğini duymaktan memnun olacaksınız. Spor alanındaki mevcut nanoteknoloji uygulamaları arasında tenis raketlerinin mukavemetinin arttırılması ve tenis toplarından hava sızma miktarının azaltılması yer almaktadır. Ayrıca golf millerindeki boşlukları doldurmak için nano boyutlu malzeme kullanılması da düşünülmektedir.

Kano ve kayak sporları ile ilgilenenler için de iyi haberlerimiz var. Kanoları epoksi içeren karbon nanotüplerle kaplamak, kanonun yüzeyinin zarar görme şansını azaltıyor. Nanokompozit içeren bir balmumu ile kayakların performansının iyileştirilmesi de söz konusu.

12. Tekstil

Nano boyutlu parçacıklar veya liflerle kompozit kumaş yapmak, daha önce kullanılan tekniklerde olduğu gibi ağırlıkta, kalınlıkta veya sertlikte önemli bir artış olmadan kumaş özelliklerinin iyileştirilmesine izin verir. Örneğin, nano-lifleri pantolon yapmak için kullanılan kumaşa dahil etmek, su ve leke tutmaz malzeme üretir. Ayrıca giysilerin normal hareketlerle elektrik üretmesini sağlayan piezoelektrik lifler de giydiklerinizden elektrik üretmenizi sağlayabilir.

13. Ulaşım

Nano ölçekli sensörler ve cihazlar, zaman içinde köprülerin, tünellerin, rayların, park yerlerinin ve kaldırımların yapısal bütünlüğünün ve performansının uygun maliyetle sürekli olarak izlenmesini sağlayabilir. Nano-elektronik tarafından sağlanan nano ölçekli sensörler, iletişim cihazları ve diğer yenilikler, sürücülerin şerit konumunu korumalarına, çarpışmalardan kaçınmalarına, sıkışıklığı önlemek için seyahat rotalarını ayarlamalarına yardımcı olacaktır.