|
Önümüzdeki 20 yıl içerisinde nanomalzemeler ile ilgili bilimsel, teknik ve mühendislik çalışmalarındanbeklentiler, klasik malzemelerin özelliklerinin ve uygulamalarının gelişmesine, yeni teknoloji alanlarınınortaya 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 biralandır: nanodünya, atomik ve kuantum fenomenleri ile hacimsel (bulk) malzeme ölçeğinin arasında yeralmaktadır. Geleceğin teknolojilerinin atom, molekül ve nanoküme boyutlarında, malzemenin şeklininkontrol edilmesi, nanoyapıların organize edilmesi, aygıtlara dönüştürülmesi, malzemenin ve yüzeylerintasarlanması-işlenmesi üzerine inşa edileceği öngörülmektedir.Nanomalzemeler boyutlarından dolayı, elektronik, fotonik, manyetik, reolojik, yapısal ve mekanikniteliklerinde olumlu yönde farklılık gösterirler. Bu farklılığın nedenleri ise, yüksek yüzey-hacim oranları,hacimsel davranışlar ortaya çıkmadan sınırlı sayıda atom ya da molekül arasındaki kooperatif fenomenlerve nano-boyutlu yapılarda ortaya çıkan kuantum etkileridir.Yol haritasındaki öngörülerin gerçekleştirilebilmesi için:i) yetişmiş eleman açığının öncelikle giderilmesi (disiplinler arası yüksek lisans ve doktora programlarınınoluşturulması, bu programlara kayıtlı öğrencilerin desteklenmesi, doktora-sonrası araştırmacılar içindestek sağlanması),ii) üniversitelerin, küçük, orta ve büyük ölçekli sanayinin araştırma alt yapısının oluşturulması, yasaldüzenlemelerle geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması,iii) araştırma merkezlerinin artırılması ve yaygınlaştırılması, sanayi tarafından yapılan veya yönlendirilenaraştırmaların teşvik edilmesi ve desteklenmesi,iv) teknoparkların yaygınlaştırılması ve geliştirilmesi, (bu özellikle nanoteknolojilerin geliştirilmesi içinoldukça önemlidir),
v) çok işlevli nanokompozitler, nanotozlar (örneğin nanomanyetik tozlar), nanoyapılı ince filmler, kuantumnoktaları, nanoteller, nanotüpler, nanotabakalar, nanogözenekli, biyoesinli malzemeler konularında temelve 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 kimyadanyararlanılacaktır. Süpramoleküler kimya, moleküllerin, fonksiyonel moleküler ya da molekül topluluklarıoluşturmak üzere bir araya getirilmesinin ya da kendiliğinden bir araya gelmesinin (self-assembly)kurallarını inceler. Bu özelliği ile “aşağıdan-yukarıya” nanoteknoloji yaklaşımının moleküler yapısınıoluşturmaktadır. Kolloid ve sol-jel yöntemleri de bu gruba dahildir. Nanotüpler, nanoteller ya da benzerinano-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 “denovo” tasarlanmış proteinler düşünülebilir.Yukarıda belirtilen temel ve uygulamalı araştırma yöntemleri ve teknoloji politikaları hayata geçirildiğindeaşağıdaki ürünlerin geliştirilebileceği öngörülmektedir:1. Çok işlevli nanokompozit malzemelerSensör, katalizör, yakıt hücreleri ve elektrotlar, polimerik nanokompozitler, yüksek kapasiteli veridepolama sistemleri için manyetik nanokompozitler; otomotiv, cam, ambalaj ve beyaz eşya sanayi içinnano-kaplamalar, boyalar ve akıllı (smart) tekstil ürünleri.2. Biyoesinli malzemeler ve katalizörlerYapay enzimler, moleküler aygıtlar, yapay fotosentetik sistemler3. Kendiliğinden düzenlenme (self-assembly) yöntemleri ile nano-elektronik ve nanomekanikaygıtlar |
