Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
İletişim Fakültesi / Gazetecilik Bölümü
Öğrenci Uygulama Haber Sitesi

İnsanoğlu, yaratılışından itibaren refah seviyesini arttırmak için kendini gelişime adamıştır. Gelişmekten hiçbir zaman çekinmeyen insanlar, her zaman elde ettiğinden daha fazlasını istemiştir. Bu azim ise teknolojinin ortaya çıkıp, zaman içinde gelişmesine yol açmıştır. Teknolojinin geldiği son nokta ise hiç şüphesiz, günümüzde çoğu alanda kullanılan ve geleceğimize de yön verecek olan nanoteknolojidir.

Bilime ilgimiz olsun olmasın, hepimiz nanoteknoloji sözcüğünü bir yerlerden mutlaka duymuşuzdur. Genellikle bilim-kurgu filmlerinde yer alan bu kavramın ne olduğunu hiç merak ettiniz mi? Nanoteknoloji hakkında, kariyerinin büyük bir bölümünü nanoteknolojiye adayan Prof. Dr. Pınar Demircioğlu ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Kendinizi tanıtır mısınız?

Merhaba, ben Pınar Demircioğlu. Aydın Adnan Menderes Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'nin kurucularındanım. Makine Mühendisliği Bölümünde 2020 yılından beri Profesör kadrosunda çalışmaktayım. Aynı zamanda Mühendislik Fakültesi Dekan Yardımcısı ve Makine Mühendisliği Bölüm Başkanı olarak görev yapıyorum. Lisans ve yüksek lisans eğitimimi Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünde tamamladıktan sonra, Viyana Teknik Üniversitesi Makina ve Endüstri Mühendisliği Fakültesi, İmalatta Değiştirilebilirlik ve Endüstriyel Metroloji Bölümünden doktora derecemi aldım. Avusturya Federal Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (BMWF) tarafından desteklenerek, Post-Doc eğitimimi Viyana Teknik Üniversitesi bünyesinde bulunan Nanoteknoloji Laboratuvarı’nda "Ölçüm Bilimi ve Yüzey Mühendisliği" kapsamında araştırma ve deneysel çalışmalarda bulunarak tamamladım. Yıldız Teknik Üniversitesi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi ve Viyana Teknik Üniversitesi'nde lisansüstü eğitimlerim boyunca Araştırma Görevlisi olarak çalıştım. Nanometroloji alanında da yayınlanmış 2 adet uluslararası kitabım bulunmaktadır.

Nanoteknoloji nedir?

“Nano” kelimesi eski Yunanca’daki “cüce” sözcüğünden gelmektedir. Neden cüce denilir? Çünkü nano, geleneksel mikroskoplarla görüntülenemeyecek kadar küçük bir ölçü birimidir. Bu mertebede geliştirilen teknolojiler de nanoteknoloji olarak adlandırılır. Daha teknik bir tanım yapacak olursak nanoteknoloji, en az bir boyutu nanometre ile ölçülebilen, moleküler ve atomik ölçekte dizayn edilmiş işlevsel yapıların inşa edilmesi veya kullanılmasıdır. Nanoteknoloji, nano boyuttaki doğal ya da suni yapıların herhangi bir işlem aşamasında üretilmesini ve görüntülenmesini gerektiren işlemleri içermektedir.

Nanometreden bahsedecek olursak da, metrenin milyarda biri olduğunu söyleyebiliriz. Bu sözü edilen oranı analoji yoluyla değerlendirecek olursak, bir bilyenin dünya ile büyüklük farkına eşit olduğunu görürüz.

Nanoteknolojinin amacı nedir?

Nanoteknolojinin amaçlarını özetleyecek olursak, nanometre ölçekli yapıların analizini gerçekleştirdiğini görüyoruz. Sonra nanometre boyutunda olan yapıların fiziksel özelliklerinin anlaşılmasını sağlıyor. Bir diğer amacı ise alışılandan farklı ve üstün malzeme özelliklerinin üretim süreçlerinde elde edilmesini sağlamasıdır. Bunların yanı sıra en temel amacı daha az malzeme ve enerji kullanımının sağlanmasıdır. Bunu da daha dayanıklı, hafif ve hızlı yapılarla gerçekleştirir.

Nanoteknoloji nerelerde kullanılır?

Nanoteknolojinin alanı oldukça geniştir ve her geçen gün genişlemektedir. Günümüzde fizik, kimya, biyoloji, bilgisayar, malzeme bilimi, elektronik gibi alanlarda kullanımının yanında, tıp alanında da oldukça çarpıcı gelişmelere imkan sağlamaya başlamıştır. Gelişmekte olan bir teknolojidir, kısıtlı sayıda uygulamaları olsa da gelecek adına çok daha geniş yelpazelere yayılacağı ortadadır. Bu teknolojiyle üretilebilecek mikroskobik aygıtlar damarlarımızda dolaşabilir ve birer uzman gibi tedavi sağlayabilir. Nano boyuta sahip yapıların fiziksel özelliklerinin anlaşılması ile yeni bir nanoskopik dünya ile bir köprü kurulabilir. Nanomateryallerin üretimi ile birlikte çok daha dayanıklı ulaşım araçları ve kirlenmeyen, paslanmayan eşyalar hatta kendi kendini temizleyen giysiler bile üretilebilir.

Gelecekteki en büyük sorunlardan biri olacak olan, kullanılabilir su kaynakları da bu teknoloji ile kendini yenileyebilmektedir. Yakın bir tarihte insan vücudunda çalışabilecek biyolojik ve farmokolojik bilgisayarların bu şekilde üretildiğini görmekteyiz. Nanoteknolojiyi, çağımızın anahtar teknolojisi olarak tanımlayabiliriz. 

Bu teknolojinin ortaya çıkışı yani tarihçesi hakkında bilgi verir misiniz?

Maddelerin minyatürleştirilmesi kavramı, ilk olarak ünlü fizikçi Richard P. Feynman tarafından ortaya atılmıştır. Prof. Feynman, kuantum elektrodinamiği sahasında yapmış olduğu çalışmalarla 1965 yılında Fizik Nobel ödülünü kazanmış önemli bir bilim insanıdır. Feynman’ın 1959 yılında Amerikan Fizikçiler Cemiyeti yıllık toplantısında yapmış olduğu “There’s Plenty of Room at the Bottom” konulu konuşması nanobilim ve nanoteknoloji çağının başlangıç noktası olarak kabul edilmektedir. Feynman bu konuşmasında atomları ve molekülleri kontrol etmeyi başarabileceğimizden, bunu yapabilmek için de yeni aletlere ihtiyaç duyduğumuzdan bahsetmiştir. Atomik seviyedeki yerçekimi kuvvetinin öneminin azalacağına, Van der Waals gibi zayıf kuvvetlerin öneminin artacağını da belirtmiştir. Terim olarak baktığımızda ise, nanoteknoloji teriminin olarak ilk defa Japon bilim adamı Norio Taniguchi’nin “Nanoteknolojinin Temel Konsepti Üzerine (On the Basic Concept of Nanotechnology)” adlı makalesinde kullanıldığını görmekteyiz.

1981 yılına geldiğimizde ise Heinrich Rohrer ve Gerd Karl Binning tarafından, elektron mikroskobuyla görülemeyen atom parçacıklarını 2000 kez büyütme özelliği bulunan ve atomik ölçekte çözünürlük sağlayan Tarama Tünelleme Mikroskobu keşfedilmiştir. Bu keşifleri onlara fizik alanında Nobel ödülü kazandırmıştır.

Kaliforniya'daki Foresight Enstitüsü başkanı Dr. Eric Drexler da, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü‘ndeki (MIT) eğitimi sırasında, yayınladığı “Engines of Creation: The coming Era of Nanotechnology- Yaratılışın Motorları: Nanoteknolojinin Yaklaşan Çağı” isimli kitabı ile nanoteknolojinin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olmuştur. Drexler atomlarla, canlı hücrelerden çok daha küçük, mevcut makinelerden çok daha güçlü ve hafif ve kendi kendini kopyalayan nanoölçek seviyesinde makineler üretilebileceğini iddia etmiştir. Biyolojik sistemlerden esinlenerek molekülsel makineler yapılabileceğini önermiştir.

Nanoteknolojinin tam keşfine giderken önemli başka keşiflerin olduğunu da söyleyebiliriz. 1985’de R.E. Smalley, H.W. Kroto ve R.F. Curl, karbon elementinin yeni bir formu olan futbol topuna benzer, 60 karbon atomunu içeren Buckyball’ı keşfetmişlerdir. Karbonun bu yeni allotropu, jeodezik kubbenin ünlü mimarı Buckminster Fuller’e ithafen, daha sonrasında “Buckminsterfullerene” olarak isimlendirilmiştir. 1986 yılında G.Binnig, C.F. Quate ve Ch Gerber’in uzun araştırmalar sonucunda, Atomik Kuvvet Mikroskobunu keşfettiklerini görüyoruz. Son olarak 1991 yılında Japon fizikçi Sumino Iijima tarafından keşfedilen Karbon nanotüpleri de üretilmeye başlamıştır. Bu keşiflerden sonra, nanoteknoloji çok büyük ivmelerle birçok disiplinde kullanılmaya başlamıştır.

Nanoteknolojinin geleceğini nerede görüyorsunuz?

Bugün, canlı vücuduna enjekte edilebilecek kadar gelişmiş nanorobotlar üzerine araştırmalar yapılıyorsa; tüm bu gelişmelerde, yıllar önce yaşamış öncülerin payları yadsınamaz. İnsanlık, onların gösterdiği yol boyunca uzay araştırmalarından gıda endüstrisine, savaş sanayinden sağlık sektörüne kadar pek çok alanda yeni keşiflere imza atmıştır. Bu konu hakkında örnek olarak şunları söyleyebiliriz:

İlk örneğimiz, yıllar önce geçirdiği bir trafik kazası sonucunda felç geçirerek uzuvlarının kontrolünü yitiren Ian Burkhart adlı bir hasta üzerine olacaktır. Kazadan sonra Burkhart beynine yerleştirilen nanoteknoloji ürünü küçük bir mikroçip sayesinde artık kollarını rahatça kullanabilir hale gelmiştir.  Onun dışında şu anda kullanılan, kendi kendini temizleyen yüzeyler ve yıkamaya gerek olmayan giysiler herkes tarafından zaten biliniyor.

Nanoteknoloji her yıl daha parlak fikirlerle gelişim gösteriyor. Bu konuda ilerleyen yıllarda bizleri çok büyük sürprizlerin beklediğinden şüphemiz yok. Bu sürprizlerden biri de “Uzay Asansörü” fikridir. Uzay Asansörü, uzay yolculukları ve yörüngeye nakliye maliyetleri açısından büyük önem taşıyor. Bunun gibi olağanüstü projeler nanorobotlar sayesinde gelecekte sıradanlaşacaktır. Vücudunuzda, hücreleriniz gibi uyum içinde çalışan küçük robotların bulunduğunu hayal edin. Bu robotlar, hastalıklarınızı erkenden algılayıp tedavi edebilecek minik doktorlar olacaklardır. Acıktığınızda besin ihtiyacınızı minimalize etmek için çabalayacak mikro aşçılar, belki de iletişim gereksiniminizi cihaz ve aksesuarlardan arındıracak küçük asistanlar karşımıza çıkacaktır. Tekrar söylemem gerekirse nanoteknoloji çağımızın ve geleceğimizin anahtarıdır.  

Konuşmalarınızda bahsettiğiniz gibi teknolojinin her geçen gün geliştiğini görüyoruz. Telefon, TV ve bilgisayarlar bu gelişimin en somut örneği. Bu araçların gelişmesinde nanoteknolojinin rolü nedir?

Saydığınız cihazlar hayatımızın vazgeçilmez bir parçası olmuştur. Nanoteknolojinin bu cihazların gelişiminde çok büyük bir rolü vardır. Nanoteknoloji, atomlar ve moleküller ölçeğinde çalışan bir teknoloji olarak, cihazların boyutunu küçültmek ve performanslarını artırmak için kullanılır. Örneğin, bu teknoloji sayesinde daha ince ve hafif telefonlar yapılabilir. Böylece daha yüksek çözünürlüklü ekranlar mümkün olur. Ayrıca nanoteknoloji, pil ömrünü uzatmak, veri depolama kapasitesini artırmak ve daha hızlı işlem yapmak gibi birçok alanda da kullanılır.

Esnek, bükülebilir, katlanabilir, yuvarlanabilir ve gerilebilir elektronikler, çeşitli sektörlere ulaşıyor ve giyilebilir cihazlar, tıbbi uygulamalar, havacılık uygulamaları ve nesnelerin interneti dahil olmak üzere çeşitli ürünlere entegre ediliyor. Örneğin, akıllı telefon ve e-okuyucu ekranlarındaki uygulamalar için yarı iletken nanomembranlar kullanılarak esnek elektronikler geliştirilmiştir. Grafen ve selülozik gibi diğer nanomalzemeler, giyilebilir ve “dövme” sensörlerini, giysilere dikilebilen fotovoltaikleri ve sarılabilen elektronik kağıtları etkinleştirmek gibi, çeşitli esnek elektronikler için kullanılmaktadır. Düz, esnek, hafif, kırılgan olmayan, yüksek verimli elektronikler yapmak, sayısız akıllı ürüne kapı açmaktadır.

Diğer bilgi işlem ve elektronik ürünler arasında, akıllı telefonlar ve flash sürücüler için, Flash bellek yongaları, ultra duyarlı işitme cihazları, klavyeler ve cep telefonu kılıfları üzerinde antimikrobiyal/antibakteriyel kaplamalar vardır. Onun dışında RFID/akıllı kartlar, akıllı paketleme için basılı elektronikler için iletken mürekkepler ve e-kitap okuyucular için esnek ekranlarda bulunmaktadır. Saydığımız tüm bu ürünler nanoteknoloji ürünü olarak hayatımızı kolaylaştırmaya devam etmektedir. 

Ülkemizde nanoteknoloji hangi seviyededir, yapılan çalışmaları doğru buluyor musunuz?

Ülkemizde nanoteknoloji alanında son yıllarda önemli gelişmeler yaşanmaktadır. Üniversitelerimizde, araştırma merkezlerinde ve özel sektörde birçok nanoteknoloji araştırması yapıldığını görüyoruz. Özellikle savunma, sağlık, enerji, gıda, tarım ve tekstil gibi birçok sektörde nanoteknolojinin kullanımı giderek artmaktadır. Bu çalışmaların hem doğru hem de yararlı olduğunu düşünüyorum. Çünkü nanoteknoloji, pek çok alanda avantaj sağlayan bir teknolojidir. Ülkemizin de bu alanda gelişerek daha rekabetçi bir konuma gelmesi için çalışmalar yapması son derece önemlidir. Nanoteknolojinin 2025 yılı itibariyle hayatımızı büyük ölçüde etkileyeceği düşünülmektedir. TÜBİTAK’ın 2023 Vizyon Programı'nda nanoteknoloji yer almış ve bu konuda yol haritası oluşturulmuştur. Bu bağlamda ülkemizde öncü merkezlerimiz bulunmaktadır. Bilkent Üniversitesi Ulusal  Nanoteknoloji Araştırma Merkezi (UNAM), Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü ve TÜBİTAK MAM gibi merkezlerde nanoteknoloji araştırmaları ulusal standartlarda başarıyla sürdürülmektedir. 

Nanoteknolojiyle ilgili şu anda üzerinde yoğunlaşmış olduğunuz başka çalışmalar var mı?

2022 yılından beri Münih Teknik Üniversitesi ve Viyana Teknik Üniversitesi ile otomotiv sanayi arasında ortak bir kolaboratif proje üzerinde çalışıyorum. Proje kapsamında yüksek hassasiyetli standartlarla çalışan otomotiv endüstrisi için, öncelikle TUM ve TUWine’de bulunan yüksek hassasiyetle kurulmuş mikro/nano laboratuvarlarda ölçüm ve imalat işlemleri gerçekleştirilecektir. 

Çalıştığımız konu önemlidir çünkü, her fabrikada konveyör hattı sonunda ürünlerin yüzeylerinde hatalar oluşabilmektedir. Bu hatalar kir hatası, insan hatası, makine arızaları gibi birçok faktörden kaynaklanır. Bu yüzeysel kusurlar çizikleri içerir ve yüzeysel kusurlar sadece kozmetik değil, bazı durumlarda yapısaldır. Özellikle çelik gibi metal malzemelerde yüzey korozyonu, düşük aşınma direnci ve kısa yorulma ömrü gibi hasarlara neden olabilmekte ve bu da ürünlerin kullanımı sırasında telafisi mümkün olmayan sonuçlara yol açabilmektedir. Metal yüzeyler, otomotiv uygulamalarından inşaata kadar her türlü uygulamada kullanıldığından bu kusurların müşteriler tarafından kullanılmadan önce giderilmesi güvenlik açısından çok önemlidir.

Son olarak konu hakkında söylemek istediğiniz bir şey var mı?

Nanoteknolojinin önemini kavrayan devletler, ArGe çalışmalarının önemli bir bölümünü bu teknolojik alana yönlendirmişlerdir. Bu yüzden sonuç olarak, nanoteknoloji oldukça sessiz bir şekilde nano âlemden makro âleme doğru hızlı bir şekilde yol almaktadır diyebilirim. Nanoteknoloji, başta güvenlik alanında olmak üzere, yakın bir gelecekte farklı birçok disiplinde kendisine faaliyet alanı bulabilecektir. Devletler ve devlet dışı aktörler arasından oluşabilecek simetrik ve asimetrik çatışmalarda, nanoteknolojiye sahip olan tarafın mücadeleyi kazanma konusunda avantajlı duruma geçeceği kuvvetle muhtemeldir. 

Nanoteknoloji tüm disiplinleri kendi alanlarında moleküler düzeyde düşünmeye, tanımaya, anlamaya, tasarıma ve bunları ürüne dönüştürmeye yönlendirmektedir. Her disiplin kendi içinde bu yönde düşünen ve davranan araştırmacı, uzman, mühendis ve bilim adamlarının sayısını artırmalıdır. Özellikle küçük ve orta büyüklükteki sanayi kuruluşlarını, akademisyenler ile arayüzeyini oluşturacak programlar, yapılanmalar (teknokentler, üniversite-sanayi ortak araştırma merkezleri vb.) kurulmalıdır. Bunların dışında, akademi-sanayi ortaklığı ile yürüyecek büyük bütçeli projeler oluşturulmalı, uluslararası projelere -özellikle Avrupa Birliği projelerine- katılım teşvik edilmelidir.

Prof. Dr. Pınar Demircioğlu, nanoteknolojinin her yıl daha fazla geliştiğini bizlere anlattı. Hiç şüphemiz yok ki bu teknoloji gelecek yıllarda bizlere beklediğimizden daha fazla sürprizler sunacak. Nanoteknoloji hakkında bilinmeyenleri bizlere açıkladığı ve sorularımıza büyük bir özveriyle cevap verdiği için Prof. Dr. Pınar Demircioğlu’na çok teşekkür ediyoruz.

Haber & Fotoğraf: Emir kaan Tuncer