Odaklanmış iyon demet litografyasında, odaklı iyon ucu yüzeyi tarayarak eksiltici ya da artırıcı litografya yapar. Eksiltici litografya yüzeyden atom kopararak, artırıcı litografya da organik buhar ayrışmasıyla oluşan iyonları ekleyerek yapılır. İkincil elektron ve iyon üretimiyle de gerçek zamanlı görüntülere ulaşılır.

UNAM'daki Odaklanmış İyon Demet Litografyası odası:


















Bu sistemin ana malzemeleri aşağıdaki resimde görülüyor. Sırasıyla açıklayalım.

İyon tabancası: 10 keV enerjiye sahip hızlandırılmış iyon üretir. Bu iyonlar hedefe elektrostatik merceklerle odaklanır. İçerisinde sıvı metal vardır, genelde Ga katyonudur, çünkü oda sıcaklığında sıvı haldedir.

Altlık: Üzerine direnen malzeme olan bir cisim. Direnen malzeme ne? Hemen açıklayalım: yoğun iyon demetine maruz kaldığı zaman fiziksel veya kimyasal özellikleri değişen malzeme.

Yöntemin İngilizcesi: Focused Ion Beam Lithography



















Odaklanmış İyon Demet litografyasının avantajları:
1- Bilgisayar kontrollü olması
2- Maskeye gerek yok
3- 1 µm'den küçük desen üretilebilir
4- Direnen malzemeler, elektron demetindeki direnen malzemelerinden hassas.
5- Kırılma etkileri minimum seviyededir.
6- Yüksek çözünürlük küçük boyutlarda
7- Hızlı prototipleme için uygun olması.

Dezavantajları:
1- Güvenilir iyon kaynağı lazım
2- Eksi iyon kullanılırsa, şişmeler oluşur, bu da çözünürlüğü etkiler.
3- Elektron demet sistemine göre pahalı
4- Üretim hızı. Sebep ise iyon hızının elektron hızından düşük olması.

İzdüşümlü Elektron Demet Litografyası
Bu yöntem gerçek desenleme yapmak için kullanılır. Bu sistemde deseni aktarmak için bir maske kullanılır. Mantık diğer litografik teknikleri ile aynı olduğu için gerisini yazmayacağım. Maske ile desenleme yapılır, daha sonra altlık sıvı içerisine konup aşındırma yapılır.

Bu yöntemin sorunu ise elektronları direk gönderdiğiniz için, maskede enerji birikmesi ve bunun sonucunda da maskenin ısınması. Bu sorunu çözmek için ise 2 çeşit maske yapılıyor.

Saçıcı maskeler: ince bir Si zarı ile kaplı bir maske. Üzerine düşen demetlerin çok az bir enerjisini içine alıyor, diğerlerini etrafa saçıyor.

Sürekli maskeler ise 2 katmandan oluşuyor: üstte düşük atom numarasına sahip ince bir zar (mesela 100 nm SiN), altta ise yüksek atom numarasına sahip zar (mesela 250 Angström Volfram) Desen alttaki katmanda oluşur ve bu katman elektron demetlerini saçabilir.

Desen 4 kere küçültülerek direnen malzemeye aktarılıyor.

UNAM'da Elektron Demeti Litografyası odası:

Direk Yazmalı Elektron Demet Litografyası
Bu uygulamalanın ilk hali bilgisayar kontrollü tarama tünelleme mikroskoplarını (TTM) kullanıyordu. Bugün birçok laboratuvardaki TTM'ler bu göreve uygun hale getirilmiştir. Bu sistemler, elektrona duyarlı direnen malzemeleri mikroskop tarafından üretilen 10 nm çapındaki demetlere maruz bırakıyor.

Sistemin çalışma mantığı şu: Bu yöntem maske yapımında kullanılır. Elektron demetleri ile yüzey taranıyor ve istenen desen ortaya çıkıyor. Deseni siz kendi hareketleriniz ile belirliyorsunuz. Demetleri odaklamak için manyetik lensler kullanılır.

Taradığınız yüzey 100-1000 mikron uzunluğunda olabilir. Onun için tüm yüzeyi taramak için sübstratın kendisi de hareket ettirilir.

Elektron Demet Litografyası uzun süreden beri küçük parçalar üretmek için kullanılıyor. Bu teknolojiden ilk bahseden Feynman'dır. Meşhur "Aşağıda Daha Çok Şey Var" adlı konuşmasında, Feynman çivinin tepesine yazı yazmaktan bahseder. Bunun elektron mikroskopları ile mümkün olabileceğini ve bu sürecin yavaş olacağı tahminlerinde bulundu.

Elektron demet litografyasının avantajları:
1- Bilgisayar kontrollü olması
2- Maskeye ihtiyaç yok
3- 1 µm2den küçük desenler oluşturulabilir
4- Kırılma etkileri minimum

Dezavantajları:
1- Eksi yüklü elektron demetlerinde şişme oluyor
2- Işık kullanan litografik sistemlere göre pahalı ve daha yavaş
3- Direnen malzemede ileriye saçılma ve sübstratta geriye doğru saçılma çözünürlüğü düşürüyor.

2 çeşit elektron demet litografyası vardır:
Doğrudan Yazmalı Elektron Demet Litografyası
İzdüşümlü Elektron Demet Litografyası

X Işınlı Yakınlaşma Litografyası
Yakınlaşma ile yapılan litografyalardaki çözünürlük limitini aşabilmek için, yüksek enerjili X ışınları kullanılır.

Çok basit yöntem olmasına rağmen, teknolojik uygulamalarda pek kullanılmamıştır. Problem ise maskedir.

Maskeler zar şeklinde yapılmaktadır. Altta hafif silikon atomları, üstte yüksek derecede X ışını emebilen altın ya da tantalum nitrat vardır. Maskelerin desenlemesi elektron demeti veya kuru aşındırma ile yapılmaktadır.

Bu yöntem daha çok laboratuvarlarda kullanılmaktır.

Yöntemin İngilizcesi: X-Ray Proximity Lithography

Sektörler ve Nanoteknoloji serimize kozmetik ile devam ediyoruz.

Aslında nanoteknoloji 2000 yıl önce de kozmetikte kullanıldı. Antik Yunanlılar saçlarını boyamak için Kurşun Sülfatlı nanokristalleri kullanıyorlardı. Tabi bu bilinçsiz bir hareket olduğu için, kullanma olarak sayılmıyor.

Kozmetikte nanoteknoloji ilk defa 13 yıl önce (1995) uygulandı. Mayıs 2006'da sunulan bir rapora göre 116 ürün, nanoparçacık içeriyor.

Kozmetikteki mantık şu: daha küçük parçalar (nanotanecikler) derinin alt kısımlarına daha rahat gidebiliyor, bu sayede bozukluklar daha kolay ve verimli bir şekilde düzeltiliyor. Aşağıda listelediğim ürünlerin hepsinde de bu anlayış var. Yani nanoteknoloji sayesinde yepyeni bir kozmetik ürün oluşturulmamış. Vücudun, varolan ürünleri daha verimli bir şekilde emmesi sağlanmış. Ürünlerde genellikle metal oksitler kullanılıyor: Titanyum oksit, Çinko oksit gibi.

Nanoteknoloji Kullanan Bazı Kozmetik Firmaları:

L'Oreal
- Vitamin A'yı deri yoluyla vücudun daha derin bölgelerine ulaştıran polimer nanokapsüller.
- 1998 yılında buruşmaya karşı çıkardığı Revitalift adlı krem.
- Titanyum dioksit içeren güneş kremleri.

Freeze 24/7
- Vücuddaki kırışıklıkları giderici krem.

La Prairie
- Anormal deri pigmentlerini, derideki çizikleri ve buruşuklukları giderici ürünler.

Procter & Gamble Olay

Mary Kay

Neutrogena

Avon

Estee Lauder

PureOlogy
- Saç kremleri, şampuanlar.

DDF
- Yaşlanmaya karşı ürünler.

Colorescience

Caudalie

Heal Gel
- Plastik cerrahi ameliyatlarından sonra oluşan iltihapları giderici, sakinleştirici jel. Ayrıca güneş yanığı, burkulma, zedelenme ve yara izleri için de iyi geliyor.


Sorunlar
- Nanoparçacıklar derinin daha alt bölgelerine kadar gidebildiği için, ölmüş ya da hastalıklı hücreler kana karışabilir, lenf sistemine zarar verebilir.
- 70 nm'lik titanyum dioksit parçacıkları nefes yoluyla akciğere ulaşıp akciğerlere zarar verebilir.
- Küçük nanoparçacıklar hücre zarından geçip, DNA'yı etkileyebilir.
- Parçacıklar kansere sebep olabilir.

Yukarıdaki sorunlar, nanoparçacık verilen hayvanlarda görülmüştür. İnsanları da etkilemesi muhtemeldir.

Örnek olarak: Mart 2006'da Almanya'da bir banyo temizleyicisini kullanan kişiler rahatsızlandı. Üreticiler dahil malzemede neyin buna sebep olduğunu bilemediler.

Bilim adamları daha fazla bilgiye sahip olununcaya kadar nanoteknolojik kozmetik ürünlerden çekinmemizi istiyorlar. Konuya tam olarak vakıf değiliz. Malzemelerin hangi ortamda nasıl davranacaklarını bilmiyoruz. Normalde zararsız gibi gözüken nanoparçacıklar, vücuddaki bir bölgede hiç beklenmedik sonuçlar doğurabilir.

Northwestern Üniversitesi Tıpta BioNanoteknoloji Enstitüsü araştırmacıları içerisinde insan kök hücrelerinin saklanabileceği nanokesecikler üretti. Kök hücreler bu keseciklerde haftalarca yaşayabiliyor. Nanokeseciğin zarından proteinler rahatça geçebiliyor.

Makale 28 Mart 2008 tarihinde Science dergisinde "Self-Assembly of Large and Small Molecules into Hierarchically Ordered Sacs and Membranes.” adıyla yayınlanacak.



Samuel I. Stupp, araştırmayı yöneten kişi, "İki tane molekül ilgimizi çekmişti, onları suda çözdük ve iki çözeltiyi karıştırdık." dedi. " İki çözeltinin birbirine karışacağını düşünüyorduk, ama öyle olmadı, sıvılar birbiri ile temasa geçtiği bölgede ince bir zar oluşturdu. Bu müthiş bir buluştu, ve neden böyle olduğunu arştırmaya başladık. Mekanizmayı anlayınca daha da şaşırdık."

Moleküllerden biri peptid amfifil (PA), Stupp'ın 7 yıl önce geliştirdiği sentetik bir molekül ve yaptığı kök hücre araştırmalarında kullandı. Diğer molekül ise biopolimer hyaluronik asit (HA), vücudumuzda kıkırdak ve eklemlerde bulunan bir sıvı.

Arştırmacılar oluşan zarı cımbızla tutulabiliyor, istenilen boyutta zar üretebiliyorlar, çok rahat esnetiyorlar, yırtılma olursa kendiliğinden birleşme (self assembly) yöntemi ile yırtık yer kapatılıyor.

Araştımacılar peptid amfifil çözeltisini sığ bir kalıbın dibine koyuyorlar, üstüne de hyaluronik asit ekliyorlar. İki sıvının temas ettiği yerde katı oluşuyor. Kalıp değiştirilerek farklı farklı şekiller üretmek mümkün. Araştırmacılar yıldız, üçgen, altıgen oluşturdular. Oluşan şeklin 2 yüzü farklı kimyasal özelliklere sahip. Malzeme kuruyunca, plastik gibi sert ve bükülmez oluyor.

Kese üretirken, araştırmacılar hyaluronik asit moleküllerinin peptid amfifil moleküllerinden daha ağır ve büyük olmasından faydalandı. Yani ağır moleküller kaba dökülünce battı, sonra da hafif moleküller onları sardı ve zar içinde hapsetti.

Daha sonra araştırmacılar bu kesenin içine kök hücre koydular. Protein zardan geçebildiği için hücreler 4 hafta kadar yaşayabildi. Stupp "Genlerin, siRNA'ların, antikorların da zardan geçeceğini umuyoruz, böylece bu minik hücre laboratuvarı, araştırma ve terapiler için kullanılabilecek" dedi.

Kesede yırtık olursa nasıl mı tamir ediliyor? Çok basit. Yırtık yere peptid amfifil çözeltisi damlatılıyor, o da içeride hapsolmuş hyaluronik asitle temasa geçiyor ve kopuk kısımda zar oluşuyor.

Buradan nanokeseciğin oluşma videosunu izleyebilirsiniz.

Kaynak: 1 , 2

Öyle bir dondurma hayal edin ki, bir havuç kadar yağ içeriyor... Ya da kolesterol seviyenizi düşüren bir hamburger. Fındıklara karşı alerjiniz mi var, korkmayın fındık vücudunuza zarar vermeden çıkıp gidecek.

Nanogıda dünyasında bu tür olaylar mümkün. Yemeği atomik ya da moleküler seviyede kontrol edebildikten sonra; tadına, vücudunuza ne gibi faydalarının dokunacağına, ne kadar taze kalacağına siz karar verebilirsiniz.

Kimileri nanogıdaları yukarıdaki özelliklerinden dolayı sevecek, kimileri de güvenlik nedenleri isesevmeyecek. Ama şu bir gerçek, genetiği değiştirilmiş gıdalara karşı oluşan tepkiden dolayı, nanogıda önümüzdeki yılların yeni mutfak çeşidi.

Nanogıdadanın yaygınlaşması için tarım, işleme ve paketleme süreçlerinin; sağlıklı ve çevreye zarar vermeyecek şekilde düzenlenmesi lazım.

Alman Helmut Kaiser Danışmanlık şirketi yüzlerce şirketin nanogıdaya yatırım yapacağını düşünüyor. Son raporunda şu cümlelere yer verilmiş: " Nanogıda sektörü 2003'te 2.6 milyar $'lık bir piyasa idi, 2005'te 5.3 milyar $ oldu, 2010'da da 20.4 milyar $ olması bekleniyor. Nanogıda paketlemesi sektörü 2005'te 1.1 milyar $ idi, 2010'da 3.7 milyar $ olacak. Dünya çapında 400 şirket nanogıda alanında AR-GE yapıyor. ABD lider, onu Japonya ve Çin takip ediyor. 2010'da Dünya nüfusunun %50'sini bulınduran Asya'nın Çin liderliğinde nanogıdanın en büyük pazarı olacağı tahmin ediliyor."

Guardian gazetesi yazarı,dünyanın en büyük 5 gıda şirketine (Kraft, Cadbury Schweppes, Unilever, Nestlé ve HJ Heinz) nanogıda ile ilgili sorular sormuş. Cadbury Schweppes nanogıdayı dikkatle izlediğini ama yatırım yapmadığını;Heinz nanoteknolojiyi kullanma planlarının olduğunu söylemiş. Kraft ve Nestlé ise yorum yapmamış. Fakat Unilever, bu işte ciddi olduğu söylemiş.

Aşırı Mor Ötesi Litografya
Bu litografya tipi, optik litografyanın 10-14 nm dalga boylarındaki ışınlarla yapılmasıdır. Bu litografya, vakuumda yapılmak zorundadır. Bu dalga boyunda ışın kullanılması sayesinde yüksek çözünürlükte desenler elde edilir.

Sistem şöyle işlemektedir:Fotomaskenin üzerine ışınlar gönderilir, fotomaskeden yansıyan ışınlar mercek sisteminden geçer, geçerken 4 kat küçülür ve silikon altlık üzerindeki direnen malzemede deseni oluştururlar.Fotomaske %70 yansıtıcı yüzeye sahip, birbirini takip eden Mo/Si çizgilerden (yaklaşık 80 adet) meydana gelir.

Bu yöntemin en önemli kısmı, hatasıza yakın fotomaske yapımıdır.

Yöntemin İngilizcesi: Extreme Ultraviolet Lithography

Resim biraz daha açıklayıcı bilgi verebilir.

10⁻⁹ metre civarında çapa sahip olan tellere nanotel denir. Ya da nanoteller, birkaç nanometre büyüklükte bir genişliğe olan yapılardır. Uzunluk istenen değerde olabilir. Nanoseviyede kuantum mekanik özelliklerin önemi artmaktadır ve bu yüzden bu teller "kuantum telleri" olarak da adlandırılır. Bir çok nanotel çeşidi vardır: metalik (Ni, Pt, Au), yarıiletken (Si, InP, GaN), ve yalıtkan (SiO₂,TiO₂). Moleküler nanoteller ise yanyana gelmiş inorganik (Mo6S9-xIx) ya da organik moleküler (DNA) ünitelerin oluşturduğu yapılardır. Uzunluk-genişlik oranı 1000 olduğu için, genellikle tek boyutlu olarak kabul edilirler.

Nasıl Üretilirler

Nanoteller doğal bir yapı değildir ve laboratuvarda üretilmek zorundadır.

En yaygın üretim tekniği Buhar-Sıvı-Katı sentezleme metodudur. Bu metod, hammaddemiz laserle kopartılmışsa ya da gaz ise kullanılır. Hammaddeye öznce katalizör eklenir. Nanoteller için en iyi katalizörler sıvı metal (mesela altın) nanotanecikleridir. Hammedemiz bu nanotanecikleri doyurmaya başlar. Metal nanoparçacık aşırı doygunluğa ulaştığı zaman hammadde katılaşır ve dışarıya doğru nanotel olarak büyür. Nanotelin boyu istediğiniz değere ulaşınca, hammaddeyi kesiyorsunuz. Nanotel büyürken hammaddeyi değiştirirseniz, birbirini izleyen bir çok malzemeden oluşmuş bir nanotel üretmiş olursunuz.

Kullanım Yerleri

Nanoteller hala bir laboratuvar maddesidir. Fakat ileride bazı uygulamalarda karbon nanotüplerin yerini alabilir.

Nanotellerle p-tipi ve n-tipi yarıiletkenler oluşturuldu.

İki farklı yolla p-n jonksiyonu (p-n eklemi de demek daha hoş aslında) üretildi: birincisi fiziksel olarak p-tipi tel ile n-tipi tel kesiştirildi. İkinci metod bir teli farklı farklı dopinglerle uzunluğu boyunca doyurarak p-n jonksiyonu üretmek.

Bir çok p-n jonksiyonunu birleştirerek, mantıksal kapılar oluşturuldu.
İleride, nanoteller devredeki küçük bileşenleri birbirine bağlamada kullanılabilir.

Kanser, kalp hastalığı ya da şeker hastalığının iğne ile alınan kan yerine yerine, bir kaptaki tükürüğünüzle teşhis edilen günler yakın!

3 araştırma grubundan oluşan konsorsiyum, insan tükürüğünün proteomunu oluşturduklarını duyurdu. Makale bugün Journal of Proteome Research'te yayınlandı. Araştırmacılar ana tükürük bezlerinin (kulakaltı, çenealtı, dilaltı) ürettikleri tüm proteinleri buldular. Daha önce kan plazması ve terin de proteomları da oluşturulmuştu.

Tükürük testleri yaygınlaşırsa teşhisler daha ucuza halledilebilecek.

Proteom bir organın salgılayabildiği tüm proteinlere verilen genel bir addır.

James E. Melvin, makalenin yazarı, "Önceki çalışmalarda tükürüğün ağzı iyileştirdiğini, sesi yükselttiğini, tat alma cisimciklerini geliştirdiğini, bakterileri ve virüsleri yok ettiği bulunmuştu." dedi. "Bizim ve ortaklarımızın çalışmaları, tükürüğün vücuttaki hastalıkların takibi için yeni bir alet olabileceğini ispatladı. "

İzdüşümlü Optik Desenleme
Fotolitografide en fazla kullanılan metod budur. Bu yöntemde maskedeki desen istenirse aynen ya da küçültülerek direnen malzeme üzerine aktarılır. Tümleşik devre endüstrisinde desen genellikle 4-5 kat küçültülür.

Maskedeki desen merceklerden oluşan sistem sayesinde küçültülür. Maske ile sübstrat arası mesafe, yakınlaşma ile desenlemeye göre oldukça fazladır - yaklaşık 0.5 m.

Değme ve Yakınlaşma ile Optik Desenleme

Değme ile desenlemede, fotomaske direnen malzeme ile temas halindedir. Maske ile direnen malzeme arasında boşluk yoktur.

Bu yöntemin avantajları:
1 - Basit bir süreçtir.
2 - Yüksek çözünürlükte desen elde etmek için uygundur.

Bu metodun problemi ise maskenin bir süre bozulmasıdır.

Üretim bittiği zaman, maske direnen malzemenin üzerinden alınır. İşte bu çıkarma işlemi sırasında maskenin boşlukları direnen malzeme ile dolabilir. Bu durumda ise ilerideki maskeleme işleminde farklı bir desen oluşur. Ayrıca maskenin yüzeyine çeşitli tozlar ve parçacıklar birikerek, maskenin tüm yüzeyinin direnen malzemeye değmesine engel olur bu da tabi ki yanlış desenlerin oluşmasına sebep olur. O yüzden değme yönteminde kullanılan maskeler işlem bitince temizlenmelidir.

Yakınlaşma ile desenlemede, maske ile direnen malzeme arasında küçük bir boşluk vardır. Boşluk, değme ile desenlemede ortaya çıkan hataların oluşumunu engeller. Aslında, değme ile desenleme zannedilen bir çok işlem gerçekte yakınlaşma ile desenlemedir. Çünkü bir yüzeyin diğer bir yüzey üzerine birebir oturması gerçekten çok zordur.

Bu yöntemin dezavantajı ise aradaki boşluğun ayarlanmasıdır.

Bahsi geçen iki yöntemin dezavantajı ise maske üzerindeki desen ile direnen malzeme üzerindeki görüntünün 1'e 1 olmasıdır. 1'e 1 görüntünün dezavantajlarını "NANO 101 - Maskeler" adlı yazımda anlatmıştım.

Litografya (ing. Lithography) taş baskı anlamına geliyor. Basit bir tanım verecek olursak, taş baskı: kireç taşı üzerine yağlı mürekkeple çizilmiş şekil ve yazıların basılmasıdır. Çeşitli yerlerde litografi ve litografya kelimelerinin ikisi de kullanılsa da, TDK Güncel Türkçe Sözlükte litografya kelimesini kullanmış, biz de o yüzden yazılarımızda litografya ve nanolitografya kelimelerini kullanacağız. (bkz)

Nanolitografya ise taş baskı işleminin nanoseviyede yapılmasıdır. Silikon altlık üzerine çeşitli tekniklerle şekil ve desenler çizmektir. Bu teknik günümüzde tümleşik devre yapımında kullanılır.

MIT malzeme bilimi araştırmacılarının deniz salyangozları üzerinde yaptıkları araştırma, pil teknolojisini değiştirebilir. Artık cep telefonunuz düşünce veya suyun içine dalınca bozulmayacak.
Salyongozlardan ilhan alan Angela Belcher, organik ve inorganik bileşenlerden oluşan bileşik akıllı nanomalzemeler geliştiriyor: şeker kağıdına benzer biyolojik, şarj edilebilen piller. 10 yıl önce deniz kulağının kabuğunun %98 kalsiyum karbonattan oluştuğunu ve çok sert olduğunu fark etmiş. Bu inanılmaz malzemeyi deniz kulağı yaygın bir minerali kullanarak yapıyor. Santa Barbara'da doktora öğrencisi iken Dr. Angela'nın deniz kenarına bakan bir ofisi varmış, odasında da büyük bir periyodik tablosu. Birden aklına şu soru gelmiş: "Bizde deniz kulağı gibi proteinlere mineral bağlasak, ama tek çeşit olmasa ne olur? Sonra büyük bir heyecanla hemen önündeki 110 elemente bakmış. Paula Hammond, kimya mühendisliği profesörü, Yet-Ming Chiang, malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü, ve Belcher ilk biyolojik nano seviyedeki şarj edilebilir pili ürettiler. Belcher virüsü cobalt oksite tutuncak şekilde değiştirip, pilini virüslere yaptırmış (parasız işçilik (: ) Pil ince film şeklinde, saydam ve verimli. Dr. Belcher masasında kendisi için uğurlu deniz kabuğundan bulunduruyor.
Belcher şimdi de şu soruyu soruyor: "Deniz kulakları kabuklarının molekülleri dış bir etken olmadan birleşiyorlar, peki kendiliğinden onarılan madde yapamaz mıyız?"

Düşünsenize, tabak kırılıyor ama bir kaç saniye içinde tekrar birleşiyor?

Yıllardır kullanılan bir kaba malzemenin tekrar yapılandırılması sonucu ,termoelektrik soğutucular ve güç üreticilerinin performasında %40'a varan artış gözlendi. Bu yöntem, Boston College ve MIT'deki araştımacılara göre, seri imalat için de uygun. Böylece yöntem endüstriyel soğutma uygulamalarında kullanılabilecek. MIT profesörü Gang Chen, "Termoelektrik malzemeler ( sıcaklık farkı olduğu zaman elektrik üreten malzemeler) zaten şu an bir çok alanda kullanılıyor, ama bizim bulduğumuz yöntem daha verimli olduğu için performansta ciddi bir artış gözlendi" dedi.
Araştırmacıların iyileştirdiği malzeme bizmut antimon tellürid. 1950'lerden beri çeşitli alanlarda kullanılıyor, uzay araçları için enerji üretiminden, yazın arabaların koltuklarını soğutmaya kadar. Otomobil sektörü yazın ortaya çıkan bu ısıyı elektriğe çevirip, hibrit arabaların pillerini doldurmayı araştırıyor bile.Şimdi, tüm bu uygulamalar ve daha fazlası, bizmut antimonun 5nm'ye kadar ufalandıktan sonra makro bir yapı oluşuncaya dek birleştirilmesinden dolayı ortaya çıkan %40'lık verimlilik artışı ile mümkün olacak.
Boston College profesörü Zhifeng Ren, "Yöntemimiz çok düşük maliyetli olduğu için, seri imalat için çok münasip" dedi. Yapılan şey sadece bir malzemeyi nanoparçalara ayırıp, sonra tekrar birleştirmek, bu da nanoteknolojik yöntemler sayesinde yapılıyor.
Soğutmak için, bizmut antimon tellürid çubuğunun bir ucu sıcak kısımda, diğer ucu dışarda duruyor. Malzemenin içinden elektrik akımı geçtiği zaman, ısı içeriden dışarıya taşınıyor ve fanlara ihtiyaç duyulmadan soğutulma yapılıyor.
Aynı şekilde, elektrik akımı uçtan uygulandığı zaman da, ısı enerjisi elektrik enerjisine çevrilmiş oluyor.
Normal bir bizmut antimon tellüridle yukarıdaki işlemi denediğiniz zaman, malzemenin ısıl iletkenliği yüksek olduğu için, çok yüksek miktarda kayıp oluyor. Malzemeyi nanoseviyeden itibaren oluştururken araştırmacılar maddenin ısıl iletkenliğini azaltmışlar, böylece bu yüksek ısı kaybı da önlenmiş.

Avusturyalı elektronik baskı üretiminde dünya lideri olan Nanoident, dün Cenk Serdar' "Supervisor Board"(Türkçesini bilmiyorum, bilen varsa paylaşsın)' a kabul etti. Yakın bir zamanda ise MV Holding NANOIDENT ile ortak olmuştu.

Klaus G. Schroeter, Nanoident CEO'su "Mr. Serdarın şirketimize katıldığı için çok mutluyuz, satışlarımızı gitgide artırıyoruz, ve onun işletme tecrübesi de önemli bunu daha da artırmada büyük bir faktör olacak. Onun bilgili rehberliğini ve şirketimizi yarıiletken endüstrisinde lider olmasına devam ettirmek için getireceği yenilikleri dört gözle bekliyoruz. " dedi.

Cenk Serdar şu an Turkcell'de Katma Değerli Servisler Yönetimi'nden sorumlu Genel Müdür Yardımcısı olarak çalışıyor. Bilkent Endüstri Mühendisliği'nden 1991'de mezun olduktan sonra Wharton School of the University of Pennsylvania'da MBA yaptı. Teknoloji ve finansla ilgili birçok şirkette çalıştı.

Ohio State Üniversitesi mühendisleri, jet motorlarını zirkonyum oksitle kaplayıp yüksek derecelerdeki paslanmaları engellemeye çalışıyorlar. Zirkonyum, kum ve diğer paslayıcı malzemeleri kimyasal olarak değiştirip, kanat üzerinde yeni dış bir kaplama meydana getirtiyor. Yani, aslında makina kenidini sürekli yeniliyor.

Bu gelişmeler, motorlar için ısıya dayanıklı yeni malzemelerin üretilmesini sağlayabilir ve bu sayede motorlar daha sıcak iken, daha verimli çalışabilir.

Nitin Padture, Ohio State'da malzeme bilimi ve mühendislik profesörü, projeye başlarken kafasında askeri uçağın lduğunu söylemiş. O zamanlar Connecticut üniversitesinde profesörmüş.

Çölde, kum fırtınaları olduğu zaman, kalkış ve inişlerde kum parçacıkları motora sıkışıyor ve motora zarar veriyor. Aslında sadece askeri uçakta değil, yolcu uçaklarında da aynı durum oluyor.

"Erimiş cam en kötü malzemelerden biri, her şeyi eritebilir." dedi Padture.

Sıvı cam, seramik kaplamanın içine giriyor. Asıl zarar motor soğuyunca gerçekleşiyor, cam esneyemeyen seramik üstünde katılaşıyor. Motor tekrar ısındığında, seramiğin altındaki metal genleşmek istiyor, seramik ise üstündeki camdan dolayı genişleyemiyor, seramik çatlıyor ve motorun ömrü azalıyor.

Acta Materialia dergisinin son sayısında, Padture ve çalışma arkadaşlarının yaptığı yeni bir kaplama, cama kimyasalları emmeye zorluyor ve kimyasalları zararsız, hatta faydalı seramiğe çeviriyor.

Kaplama zirkonyum atomları içinde gizlenmiş alüminyum ve titanyum atomları içeriyor. Cam zirkonyum alınca, alüminyum ve titanyum da almış oluyor. Cam, bu malzemelerden yeteri kadar aldıktan sonra dökme bir maddeden, sabit bir maddeye dönüşüyor ve seramiğe zarar vermeyi kesiyor.

Cam bir manada eski kaplamanın üzerinde yeni bir kaplama oluşturuyor. Cam oluştukça kaplama yenilenmiş olacak.

Yöntem için patent başvurusu yapıldı.

Dipnot: Çalışma grubunda Ayşegül Aygün adlı Türk de var.

California'daki araştırmacılar kendini iyileştiren ve elektrik üreten yapay bir kas ürettiler. Araştırmanın mantığı Japonya'da okyanus dalgalarından elektrik üretmek için kullanılıyor. Geliştirilirse yürüyen robotlar, daha iyi protezler ve hatta cebinizdeki MP3 çaları şarj etme mümkün olabilir. "Kas, elektrik uyguladığınıda %200'den fazla şişiyor"dedi Qibing Pei, Los Angeles, California Üniversitesinde bilim adamı, bir de hareket şekli insan kaslarına çok benziyor. Yapay kaslar uzun zamandan beri var, ama şu ana kadar yapılanlar kendilerini bir zamandan sonra sakatlıyordu. Araştırmacılar, elektrot olarak, tekrar tekrar kullanıldıktan sonra bozulan, genelde metal içeren filmler yerine; çok esnek karbon nanotüpleri kullandılar. Eğer alandaki karbon nanotüp bozulursa, yalıtkan hale gelerek, bozukluğun yanındaki alanlara yayılmasını engelliyor. (elektrik uygulanınca şişiyor çünkü kas)Yapay kasa, bir çok darbe uygulandığı halde, çalışmaya devam etti.

Ayrıca üretilen kas, verdiğiniz enerjinin %30'nu kullanıyor.

Peki kas nasıl elektrik üretiyor? Şiştikten sonra kas gevşeyince, karbon nanotüpler yer değiştirdiği için küçük bir elektrik akımı oluşuyor ve bu elektrik de bir bataryada depolanıyor.

Çalışma Advanced Materials dergisinin Ocak 2008 sayısında çıktı.

Yeşil Kimya biliyorsunuz zararlı malzemelerin kullanımını azaltmayı veya yok etmeyi amaçlayan bir kimya felsefesi.

Aynı şekilde yeşil nanoteknoloji de nanoteknolojinin negatif dışsallık üreten süreçleri çevrenin gelişimini etkilemeyecek şekilde değiştirmektir.

Amacı nanomalzemelerden dolayı insan sağlığına ve çevreye zarar gelme potansiyelini asgari seviyeye düşürmek ve günümüzde varolan sorunları çözebilecek nanoürünler varsa, onların kullanılmasını teşvik etmektir.

Türkiye'deki tekstil sektörünün tarihçesi ve sektör hakkındaki genel bilgiler için tıklayınız.

Yukarıda verdiğimiz bilgilere göre Türkiye'nin sektördeki avantajlarını şöyle özetleyebiliriz:
1-Temel hammaddeler açısından zenginlik
2-Başta Avrupa ülkeleri olmak üzere ana pazarlara coğrafi yakınlık
3-Kalifiye ve eğitimli işgücü
4-Gelişmiş bir tekstil terbiye sanayi olması

Sektörü analiz eden güzel bir yazı. Yazıya göre Türkiye'de 6 milyon kişi dolaylı olarak tekstil ile ilgili. Sektörün Türkiye'ye etkisi büyük, bunu kabul edelim.

Dünya'ya baktığımızda, firmalar arasında ciddi manada bir rekabet var. Bu rekabet yarışına devam edebilmek için firmalar bioteknoloji, nanoteknoloji, ve bilgi sistemlerine yatırım yapıyorlar. Yazının amacı nanoteknolojiyi incelemek olduğu için diğer yatırımları burada incelemeyeceğiz.

1-Nanoteknoloji, emekleme çağında olmasına rağmen, tekstil sektörünün performansını artırabileceğini ispatladı. Performans artınca ürünlerin katma değeri de artıyor. Nanoseviyedeki ilk ticari ürünler tekstilden çıkmıştır. Tekstilin diğer alanlarla işbirliği içerisinde daha "gerçekçi" nanoteknolojik ürünler üretmesi gereklidir.
2-Nanoteknoloji kullanılarak üretilen giysiler genellikle şu özelliklere sahip: daha dayanıklı, su, boya ve yağ emmeyen, daha az yıkanan kumaşlar. Nanoteknolojinin tanımına baktığınız zaman yapılan bu işleri, nanoteknoloji değil de iyileştirilmiş ve geliştirilmiş kimya olarak adlandırmamız daha doğru olacaktır. Çünkü nanoteknoloji , sadece nanoseviyede malzemelerde ortaya çıkan özellikleri kullanmayı gerektiriyor. Yukarıdaki örneklerde malzemenin nanoseviyede çıkan bir özelliğini kullanme yok, hepsinin mantığı bir malzemeyi diğer bir malzeme ile kaplayıp, özellik sayısını artırmak. Ama nanoteknolojiden tamamen uzak işlemler değil, giyilen kumaştan insanlar rahatsız olmasın diye, kaplamaların çok ince yapılması lazım; bu da nanoseviyede kaplama yaparak oluyor.

Aşağıda nanoteknoloji kullanılarak yapılan çeşitli kumaş çeşitlerini vereceğim:
1- İtici kumaşlar (su, yağ, boya vs. - kullanıldığı yerlerde, istenmeyen malzemeleri iten kumaşlar) Örnek firma: Nanotex (Amerika)

2-Koruyucu kumaşlar (elektrostatik boşalmaya, kötü havaya, mermiye, UV ışınlarına, mikroba karşı koruyucu) Örnek firma: Gore-Tex Workwear

3- Emici kumaşlar (nem, kötü koku; benzer şekilde güzel koku salgılayan kumaşlar) Örnek firma: Ciba (İsviçre)

4- Daha dayanıklı kumaşlar

5- Daha hafif kumaşlar

6- Kumaşın içindeki bir aygıt sayesinde üzerindeki elektronik eşyalar için elektrik üretme

7- Bedeni dinlendirme, besleme

8- Kamuflaj (Renk değiştiren kumaşlar)

9- Sensörlü kumaşlar (Vucüddaki arızayı anında algılayıp, en yakın sağlık merkezine sinyal gönderen kumaşlar - şimdilik askeri alanda)


Türkiye'de Nanoteknoloji ve Tekstil

1- Türk askerinin yeni kıyafetleri yukarıda saydığımız özelliklere sahip: 1

2- UNAM nanotekstil üzerine çalışıyor: Ömer Dağ, Mehmet Bayındır, Yüksel İkiz

3- Kelebek mobilya yağ ve kir tutmayan, uzun ömürlü, kuru temizlemeye ve sık yıkamaya da dayanıklı kumaşlar üretiyor.

4- İstikbal nanoiplikler kullanarak, elektromanyetik dalgaları engelleyen kumaş üretiyor. Detaylı bilgi burada.

Google Analytics ile baktığım sonuçlara göre "tekstil ve nanoteknoloji" anahtar kelimesi ile blogu ziyaret eden bir kaç kişi var. Ben de sektörlerde nanoteknolojinin şimdiki durumunu araştırmaya karar verdim. İlk konumuz tabi ki "Tekstil ve Nanoteknoloji".

Şu ana kadar 2 sanayi sektörünü inceledim:

Tekstil ve Nanoteknoloji

Kozmetik ve Nanteknoloji

Bir çok nanoteknolojik araştırma için ortamın kesin derecesini ölçmek gerekiyor. Bu problemi çözmek için nanoteknolojiden faydalanmak mantıklı olabilir. Nanotermometrenin nanotüpten yapılma fikri çok ilginç duruyor. Karbon nanotüpler güzel ama, 600°С 'de buharlaşması uygulama alanını kısıtlıyor.

Tayvanlı araştırmacılar nanotermometre olarak Au/Si alaşımı ile doldurulmuş beta-Ga₂O₃ nanotüpünü kullanmayı teklif ettiler. Böyle bir yapı tek safhada 4nm altın kaplaması olan silikon alttıkta Kimyasal Buhar Biriktirme yöntemi ile elde ediliyor.

Nanotüplerin çapı 70-100 nm, uzunlukları ise birkaç mikron. Nanotüplerin çoğu tek ya da çift yönden kapalı.

Üretilen nanotermometreler 300-800 °С arasında düzgün çalıştı. Isıtılınca alaşım doğrusal bir şekilde yukarı çıktı, soğutulunca da aşağı indi.

Çalışma Applied Physics Letters'da yayımlandı.

Avustralyalı araştırmacı nanotellerin Deep Purple müziği dinletildiği zaman daha yoğun büyüdüğünü gözlemlemiş.

David Parlevliet, Murdoch Üniversitesi doktora öğrencisi, nanotellerden güneş pili yapmayı umduğu için, nanotellerin güneş enerjisini emme kabiliyetlerini test ediyor.

Müziğin büyümeye etkisini araştıran David, karşılaştırma için şu müzikleri kullanmış:

Deep Purple - Smoke on the Water
Chopin - Nocturne Opus 9 No 1',
Josh Abraham - Addicted to Bass
Rammstein - Das Modell
ABBA - Dancing Queen
ABC'deki Dr Karl'ın radyo programını bile kullanmış.

En yoğun dizilimi Deep Purple'da (aşağıdaki resim), en az yoğunluğu ise Rammstein'de gözlemledi.

Müzik daha kaliteli nanotel ürettiremedi.

Kemik iyileşmesi uzun ve zahmetli bir iş. Şu an için en etkin yöntem alçı veya cebire ile kemiğin doğru pozisyonda durmasını sağlamak. Bu yöntemle bir kemiğin iyileşme süresi 6 hafta sürüyor, bu bayağı uzun bir süre ve hasta için çok rahatsızlık verici bir durum. Grup karbon nanotüplerin bu süreci hızlandırabileceğini düşünüyor.

Zarar görmüş fare kemiklerine karbon nanotüp konulduktan sonra araştırmacılar, iyileşmenin hızlandığını ve iltihapların da azaldığını gördü. Yeni oluşan kemik analiz edildikten sonra karbon nanotüplerin kemik matrisi ile bütünleştiğini görüldü. Karbon nanotüpler yeni kemik dokusu için bir nevi başlangıç noktası gibi görev yapıyor.

Bu araştırma karbon nanotüplerin daha önce hiç bilinmeyen bir özelliğini de ortaya koymuş oldu: biyolojik yapıtaşı malzeme üretiminde yardım.

Industrial Nanotech, Inc. , nanoteknolojide bir dünya lideri, Nansulate adlı enerji tasarrufu sağlayan boyalardan 10 konteynerinden ilkini Türkiye'ye gönderdi. Türkiye'de Kolorgen adlı şirket Industrial Nanotech'in distribitörlüğünü yapıyor. Ürün DEBA'da (Denizli Basma ve Boya Sanayi A.Ş) uygulanacak. Boya tekstil fabrikasında enerji tüketimini azaltacak ve paslanmaya karşı makinaları koruyacak. Siparişler gelmeye devam edecek ve her ay bir konteynerin parası ödenecek. siparişin toplam maliyeti $1,071,000. Dr. Bilgin, Kolorgen Ltd müdürü, “DEBA'da bu boya sayesinde yıllık enerji tasarrufu minimum $1,000,000 olacak" dedi. Bu ürün daha önce birkaç tekstil fabrikasında uygulandı, sonuçlar şöyle: Henateks, büyük tekstil fabrikası boyayı paslanmaya karşı kullandı: Nisan 2007 itibari ile kaplama işlemi bitti ve 2007 yılı için 15.5% doğalgaz tasarrufu yapıldı, parasal olarak $600,000'a tekbül ediyor. Boyaların tamamen etkisini göstermesi ile bu karın %20'ye çıkması hedefleniyor. Boya maliyetini 7 ayda telafi ediyor.
Keyteks Tekstil kaplamayı ısı eşanjörü ve boya makinelerinde kullandı. Zamandan %25 tasarruf edildi. Böylece verimililik arttı. Enerji açısından %20, maliyet açısından %10 kar sağlandı.

Kaynak: 1

Şirketin ürünleri Türk medyasında önceden yer alan haberleri: 1 2

Şimdi şu soruyu soralım: Neden bir Türk firması da buna benzer, hatta uygulama alanı daha geniş bir kaplama üretmesin? Yukarıda da gördüğümüz gibi firmalar tasarruf ediyor ama bu kaplama bir Türk firmasında üretilse çok daha farklı olur. En azından para ülkemizde kalır. Buyurun, 10 ay içinde 1.000.000 $ bir boya için yurtdışına gidecek. Ürettiğiniz giysilerin ne kadarı ile bu parayı kazanabilirsiniz? Temennimiz, bir Türk Boya şirketinin de bu işi yapabilmesi. İlerisi hakkında fikir verecek olursak, bu boyayı kullanmayan şirketler ayakta kalamayabilir. Her şirket bu boyadan almak zorunda kalabilir, tekstilde dışa bağımlı olabiliriz. Bunları, artık Türkiye'nin işi bitti, her alanda dışa bağımlı olacağız, artık bizden bir şey olmaz demek için yazmıyorum. Ayağımızı denk almamız için yazıyorum. 10 bilim adamı,üniversite öğrencisi, sanayici bu amaç birleşse bir şeyler ortaya koysa; Türkiye için çok faydalı işler yapabiliriz. En kötü ihtimalle hiç bir şey yapamayız, zaten birleşmesek hiçbirşey olmayacaktı; en azından birleşince bir ihtimal doğuyor.