Nanoteknolojide Tarihçe ve Uygulamalar:

1--Modern anlamda ;Nonoteknoloji çalışmaları için başlangıç noktası olarak Ünlü Fizikçi Richard Feynman ın ,29 Aralık 1959 yılında Caltech (Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü) yaptığı

” Aşağıda Bir Sürü Yer Var”  adlı konuşması esas alınabilir.

2--Feynman konuşma sonunda ünlü bahsine tutuşur.Bu bahiste:Bir kitap sayfasındaki bilgiyi alıp  onu elektron mikroskobuyla okunabilecek bir biçimde  çizgisel olarak 1/25.000 ölçekten daha küçük bir alan üzerine yerleştirebilecek ilk kişiye 1000 dolarlık bir ödül, ve 1/64 inç büyüklüğünde dışarıdan denetlenebilen-düzgün çalışan bir elektrik motoru yapan ilk kişiye de yine 1000 dolar ödül vermeyi vaadetti.

3--İlk mikro elektrik motoru 1983 Yılında bir Caltech  öğrencisi Bil McLellan tarafından yapıldı ve ödülünü aldı.Feynman ise ;Bugünkü teknolojiyle McLellan motorundan 64.000 kez daha küçük ve binlercesini  yapabiliriz tahmininde bulundu.

3.1--26 yıl sonra ise Bir Stanford Üniversitesi Yüksek Lisans öğrencisi  olan Tom Newman; her bir harfin sadece elli atom  genişliğinde olduğunu hesaplayarak, Charles Dickens ın İki Şehrin Hikayesi  adlı eserinin  ilk sayfasını 1/25.000 ölçek ile  elektron-demet baskı aygıtını kullanarak yazdı ve ödülünü aldı.

4--Feynman ın konuşmasından yapılan  alıntılara bağlı yapılan uyarlama--Uygulamalar:

4.1—Malzemeyi Minyatürleştirme:

1--Bir toplu iğnenin başı bir uçtan bir uca 1/16 inç kadardır.Eğer onu 25.000 kez büyütürseniz toplu iğne başı alanı Brittanica nın tüm sayfa alanlarına eşit olur.

2--Öyleyse yapılması gereken sadece 25.000 kez küçültmektir.Gözün ayırma gücü 1/20 inç civarındadır.Bu gücün karşılığı olan noktayı 25.000 kez küçültüğünüzde  beneğin çapı 80 angström olur.

3--Bu ise sıradan bir metalde yan yanaduran 32 atomun uzunluğu demektir.Kullanılan teknik olarak :Metali plastik bir gerece bastırır ve kalıbını çıkarır-plastiği dikkatlice alır-ince bir film elde etmek için plastiğe silis buharı verir, ve aynı anda silise karşıt açıdan altın buharı vererek gölgelendirir-plastiği silis filminden çözer- ve ardından elektron mikroskobuyla bakardık.

4.2--Bugün dünyada ilgilenebileceğimiz aşağı yukarı 24 milyon cilt vardır.24 milyon kitaptan her birinin bir ansiklopedi cildi büyüklüğünde olduğunu varsayarsak ve her ciltte (10 üzeri 15 bit olduğu)-

4.2.1--her bit için 100 atom ayrıldığı hesaplandığına  göre  bu yolla dünyadaki tüm kitapların 1/200 inç lik uzunluğa sahip bir  küpe  yazdırılabileceği ortaya çıkar ki bu da en minik toz parçası anlamına gelir.

4.3--Bu imkan ile  yerden tavana dizilmiş 120.000 cilt tek bir kütüphane kartı üzerine dizilebilir yada Brezilya Üniversitesi kütüphaneleri yanmış olsa  onlara kitaplığımızda her kitabın bir kopyasını  bir mektup zarfı içinde gönderebilirdik(Bugün bir kitap rahatlıkla Bir CD ye yazıldığı ve kargo ile gönderildiği düşünülürse)

4.2--Bilgi Depolarının küçültülmesi:

1--Hücrede tüm bilgi  için tek bir bilgi biti 50 atomun kullanıldığı DNA moleküllerinin oluşturduğu uzun bir zincir içinde gizlidir.

2--Bugün okuma için elektron mikroskobuyla  ancak 10 agströme kadar ayrıştırma yapılabilir.

3--Eğer elektron mikroskobu 100 kat daha güçlü hale getirilirse(bu teknoloji mümkün kılınırsa) Böyle bir elektron mikroskobunda elektronun dalga boyu 1/20 angström kadardır.

4--Bu imkan ile DNA nın dizilimi,protien sentezi dahi görülebilir.Bu yolla Fizikçiler, Kimyacılar yolunu açılmasına yardım edebilirlerdi.

5--Tüm yapılması gereken atomların nerede olduklarını görmek olurdu.Ve bununda nedeni sadece elektron mikroskobunun 100 daha zayıf olması.

4.3---Bilgisayarı Minyatürleştirebilmek:

1--Hesap makinelerini daha küçük yapabilmek.Örneğin kabloları 10-100 atom çapında yapmak.

1.1--Şimdi aşırı ölçüde ince boyutlardaki öğeleri(bobin kondansatör,transistör) oluşturmak için,teknolojik olarak malzemede atomik düzenlemeye yönelik buharlaştırma tekniği  dahi kullanılabilir.

4.4--Otomobillerin Minyatürleştirilmesi:

1--Otomobiller için 4/10.000 ölçek sağınlığına erişmek gerektiği kabul edilirse ve bu yolla  bir otomobili 4000 kez küçültülmüş  olur.Böylece uçtan uca 1 mm olur.

2--Böyle makinelerde ölçek küçülmesi ile orantılı olarak ağırlık ve eylemsizliğin önemi kalmaz.

3--Bu anlamda cihazın gücü oransal olarak çok daha büyüktür.Motorun volanının merkezkaç gerilmeleri ve genleşme motor devri ölçek küçüklüğü ile aynı oranda artırılırsa  aynı oranda kalacaktır.

4--Motorlarda halen kullanılan malzeme metal olup tanecikli bir yapısı vardır.Bu  durum küçük ölçeklerde can sıkıcı durumlara yol açar;bunun için  homojen yapılı plastik ve cam malzemeler  kullanılması gerekecektir.

4.1--Elektriksel donatımın ölçeği kolayca küçülemeyeceği için yeniden tasarlanmalıdır.                  

4.2--Yağlama sorunları,ölçek küçüldükçe  vizkozitesi oransal olarak artacak ve bunun için ya yağın akış hızını olabildiğince artırmamız yada daha ince (vizkozitesi düşük) gazyağı gibi akışkanlara geçmemiz gerekebilir.Belki de hiç yağlamamız gerekmeyebilir.

4.3--Böyle küçük aygıttan o kadar hızlı kaçarlar ki Kuru yataklar ısınmamazlar.Bu hızlı ısı yitimi benzinin piston ile sıkıştırma sonunda patlamasını da engeller.

4.4--Bu durum için belki soğukta Enerji bırakacak başka kimyasal tepkimeler-maddeler ile çözülebilir  ya da elektrik gücünün dışarıdan verilmesi en uygun seçenek olabilir.

4.5--Torna Tezgahlarının Minyatürleştirilmesi:

1--Küçük ölçekte bir torna tezgahı tam olarak büyük torna tezgahına benzemeyebilir.

2--Atom enerjisi kullanan fabrikalarda radyoaktif malzemeyi kavramaya yarayan  gereç ve makineler vardır.Bu sistem kuklaları iplerle oynatmaya benzeyen bir  sistemi gibidir.

3--Bu efendi-köle tipi sisteminin  normal el-kol gibi parçaların ¼ ünde küçültülmüş bu haliyle ¼ büyüklükte  bir torna üretirim.Bun yardımıyla yine bu ölçeğin(1/4) ,yine ¼ ölçeğinde yani 1/16 ölçekte yeni bir köle-efendi sistemi yapar ve 

3.1--bununla 1/16 ölçekte bir torna yaparım.Eğer bir pantoğrafın ucunu yine bir başka pantoğrafın kumanda ucuna ve yine onun hareketli ucunu başka bir pantoğrafın kumanda ucuna böyle ardışık olarak bağlarsak bu sistemin kötü tarafı  ölçek küçüklüğü(ardışıklık) bağlı olarak hareketli ucun düzensizliği ölçekle beraber artar.ve bunla hiçbirşey yapamazsınız.

4--Bu anlamda her ölçek küçültmesinde aygıtı doğruluğunu yeniden geliştirmek zorunludur.

5--Bunun için her düzeyde durmamız ve doğruluğu düzenlememiz (yöntem, johansen blokları vs) ve daha sonra bir alt düzeye geçmemiz gerekir.

6--Bu süreç ile 1/4000 kez küçük mini mini bir torna tezgahı üretebiliriz.

7--Bu şekilde yaptığım 1 miyar küçük torna tezgahında ki gereçler  bir büyük tezgahtaki gereçlerin %2 sinden az bulunur.Böyle  bir üretim süreci ile üretilen pul-cıvata gibi parçalarda karşımıza  moleküler çekim(Wan der Wals kuvveti) karşımıza çıkar.

8--Kısaca üretilen somun tezgaha yapışır kalır ve aşağı düşmez.Bu tür sorunlara karşı yeniden malzeme seçimi ve tasarımına yönelmemiz gerekebilir.

4.6--Elektronik Devrelerin Minyatürleştirilmesi:

1--Eğer küçük ölçekte 1000 yada 10.000 angströmlük küçük bobin-kondansatörleri olan bir devre yapılırsa  direnç ciddi bir sorun olacaktır.

2--Zira devrenin doğal frekansı böyle bir ölçekte yükselir ve dalga boyuda küçülür ve aynı anda devrenin yüzey derinliği ölçeğin karekökü oranında azalacağı için devrenin direnci de artacaktır.

3--Bu sorunun çözümü herhalde oda sıcaklığında süper iletken hale gelen malzemeler (metal,matal alaşımı,plastik vs) ile çözülebilir.

4--Ölçeğin küçüklüğü ile orantılı olarak birbirinin tıpatıp aynı makineler üretileceği gerçeğidir.Zira 1/1 ölçekte bu mümkün değildir ancak mikro ölçekte 100 atom  yüksekliğindeki bir makinenin diğerinin aynısı olması için %0,5 doğruluk oranı yeterlidir.

4.7--Malzeme Tasarımı:

1--Malzeme bilimi (ilaç,) vs için yeni imkanlar-teknolojiler kaçınılmaz olacaktır.Bir kimyacı yeni bir kimyasal madde sentezi yapmak için fizikçiye böyle bir molekül istiyorum-şurasında şöyle bir halka(benzen vs) olacak der.Fizikçi ,Kimyacının dediği yere atomları indirerek bunu gerçekleştirebilir.

2--Bu imkan atomik düzeyde bir şeyler yapıyor olmamız yani bu teknolojiyi eninde sonunda geliştirmemizle ilgili bir konu………Feynman ın konuşma metni sonu.