FeyyazAdatepe
Misafir Editör
Daha önce nanobilimin tanımından ve temellerinden bahsetmiştik, nanobilimdeki minyatürleştirme eğilimi bilim insanlarını bu küçük boyutlu malzemelerin boyutlarındaki ve dolayısıyla, özelliklerindeki değişimi gözlemleme imkanını sağlamıştır. Nanobilimcilerin, 1 nm – 100 nm arasında nanoparçacıklar üretebildiğini ve bu parçacıkların gösterdiği farklı fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri inceleyebildiğini biliyoruz. Nanobilimde kullanılan nanomalzemeler boyutlarına göre nanoparçacık, nanotel ve nanolevha olarak sıralanmaktadır.
Nanoparçacıklar, boyutları 1 nm ve 100 nm arasında değişen tek boyutlu olduğu düşünülen parçacıklardır. Nanoparçacıkların yapılarındaki en küçük değişimler bile bazı bağların zayıflayıp bazılarının güçlenmesine sebep olabilmekte ve dolayısıyla öncekine göre daha farklı kimyasal ve fiziksel özellikler sergilemelerini sağlayabilmektedir.
Bir tür nanomalzeme olan nanoteller, nanoparçacıkların aynı düzlemde dizilmesiyle elde edilir. Nanotellerin çapları küçük tutulur ve boyları istenilen ölçüde uzatılır. Böylece uzunluğunun genişliğine (boy/en) oranı çok yüksek olabilir. Örneğin, bir insan saç telinin kalınlığı 60 mikrometre – 120 mikrometre arasındadır. Bir nanotel genişliğine ulaşabilmek için saç telini 60000 kez uzunluğu boyunca keserek inceltmek gerekir. Nanoteller, metal (örneğin Nikel ve Gümüş), iletken (örneğin YBCO), yarı iletken (örneğin Si, GaN) veya yalıtkan (örneğin, SiO2, TiO2 ) olarak üretilebilmektedir. Nanoteller aynı sırayla birbirini tekrarlayan organik veya inorganik moleküllerin dizilimiyle elde edilir.
Nanolevhalar, iki boyutta üretilen ve kalınlıkları 1 nm – 100 nm olarak değişen nanomalzemelerdir. Nanolevhanın teknolojide en çok kullanılan örneklerinden biri dünyadaki en ince iki boyutlu materyal olan grafendir. Grafen, karbon atomlarının birbirlerine beşgen bal peteği kristal yapısıyla bağlanarak tek katmanlı bir yapının ortaya çıktığı bir karbon allotropudur. Grafit de grafen gibi iletken bir karbon allotropudur. Ancak kurşun kalemlerde kullanılan grafitte, grafene göre, karbon atomları arasındaki bağ daha zayıftır. Bu nedenle karbon atomları arasındaki bağlar grafitte kolaylıkla kırılır, işte bu nedenle kurşun kalemle yazarken kalemin ucundan ucundan kağıda grafit yayılır.
Yukarıdaki resimde tek düzlem üzerinde karbonlar arası üçer bağ yapan ve petek görünümü oluşturan grafen molekülü görünüyor.
Teknoloji alanında çok yaygın olan nanomalzemelerden biri olan karbon nanotüpler, grafene tüpe ya da boruya benzer şekil verilmesiyle elde edilir. Karbon nanotüplerin kullanılacağı alana göre, uzunluk/genişlik oranı ayarlanabilir ve tıpkı nanotellerde olduğu gibi bu oran çok yüksek olabilir. Karbon nanotüpler, çok güçlü malzemelerdir, şekilleri gereği yüzey alanları geniştir ve elektrik akımını ve ısıyı çok iyi iletirler. Bu özellikleri sayesinde karbon nanotüpler birçok alanda kullanılabilir. Örneğin, akıllı telefonların, tabletlerin ve bilgisayarların dokunmatik ekranlarında ve dayanıklılığı çok yüksek olması gereken kurşun geçirmez yeleklerde karbon nanotüpler kullanılır. Aşağıdaki resimde bir karbon nanotüp modeli görülüyor.
Buckminister fulleren adlı bucky ball da denen, küre şeklinde dizilmiş 60 tane karbon atomundan oluşan bir molekül en ünlü nanomalzemelerden biridir. Buckminister fulleren molekülünde her karbon atomu diğer karbon atomlarıyla 4 bağ yapar. 1985’te keşfedilen fulleren, tıpta hastaların vücutlarına ilaç aktarımı alanında kullanılıyor. Görüldüğü gibi, grafit, grafen ve fulleren sadece karbondan oluşan moleküllerdir. Ama bu malzemelerdeki karbon atomları sayısındaki farkın yanında karbon atomların dizilimi ve yapısı, bu çeşit moleküllerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini büyük ölçüde değiştirir. Bu nedenle bu farklı nanomalzemeler elektrik, teknoloji, tıp ve daha birçok sektörde bu malzemelerden yararlanmamızı sağlar. Aşağıdaki resimde bir bucky ball, yani Buckminister fulleren molekülü modeli görülüyor.
Nanoparçacıklar, boyutları 1 nm ve 100 nm arasında değişen tek boyutlu olduğu düşünülen parçacıklardır. Nanoparçacıkların yapılarındaki en küçük değişimler bile bazı bağların zayıflayıp bazılarının güçlenmesine sebep olabilmekte ve dolayısıyla öncekine göre daha farklı kimyasal ve fiziksel özellikler sergilemelerini sağlayabilmektedir.
Bir tür nanomalzeme olan nanoteller, nanoparçacıkların aynı düzlemde dizilmesiyle elde edilir. Nanotellerin çapları küçük tutulur ve boyları istenilen ölçüde uzatılır. Böylece uzunluğunun genişliğine (boy/en) oranı çok yüksek olabilir. Örneğin, bir insan saç telinin kalınlığı 60 mikrometre – 120 mikrometre arasındadır. Bir nanotel genişliğine ulaşabilmek için saç telini 60000 kez uzunluğu boyunca keserek inceltmek gerekir. Nanoteller, metal (örneğin Nikel ve Gümüş), iletken (örneğin YBCO), yarı iletken (örneğin Si, GaN) veya yalıtkan (örneğin, SiO2, TiO2 ) olarak üretilebilmektedir. Nanoteller aynı sırayla birbirini tekrarlayan organik veya inorganik moleküllerin dizilimiyle elde edilir.
Nanolevhalar, iki boyutta üretilen ve kalınlıkları 1 nm – 100 nm olarak değişen nanomalzemelerdir. Nanolevhanın teknolojide en çok kullanılan örneklerinden biri dünyadaki en ince iki boyutlu materyal olan grafendir. Grafen, karbon atomlarının birbirlerine beşgen bal peteği kristal yapısıyla bağlanarak tek katmanlı bir yapının ortaya çıktığı bir karbon allotropudur. Grafit de grafen gibi iletken bir karbon allotropudur. Ancak kurşun kalemlerde kullanılan grafitte, grafene göre, karbon atomları arasındaki bağ daha zayıftır. Bu nedenle karbon atomları arasındaki bağlar grafitte kolaylıkla kırılır, işte bu nedenle kurşun kalemle yazarken kalemin ucundan ucundan kağıda grafit yayılır.
Yukarıdaki resimde tek düzlem üzerinde karbonlar arası üçer bağ yapan ve petek görünümü oluşturan grafen molekülü görünüyor.
Teknoloji alanında çok yaygın olan nanomalzemelerden biri olan karbon nanotüpler, grafene tüpe ya da boruya benzer şekil verilmesiyle elde edilir. Karbon nanotüplerin kullanılacağı alana göre, uzunluk/genişlik oranı ayarlanabilir ve tıpkı nanotellerde olduğu gibi bu oran çok yüksek olabilir. Karbon nanotüpler, çok güçlü malzemelerdir, şekilleri gereği yüzey alanları geniştir ve elektrik akımını ve ısıyı çok iyi iletirler. Bu özellikleri sayesinde karbon nanotüpler birçok alanda kullanılabilir. Örneğin, akıllı telefonların, tabletlerin ve bilgisayarların dokunmatik ekranlarında ve dayanıklılığı çok yüksek olması gereken kurşun geçirmez yeleklerde karbon nanotüpler kullanılır. Aşağıdaki resimde bir karbon nanotüp modeli görülüyor.
Buckminister fulleren adlı bucky ball da denen, küre şeklinde dizilmiş 60 tane karbon atomundan oluşan bir molekül en ünlü nanomalzemelerden biridir. Buckminister fulleren molekülünde her karbon atomu diğer karbon atomlarıyla 4 bağ yapar. 1985’te keşfedilen fulleren, tıpta hastaların vücutlarına ilaç aktarımı alanında kullanılıyor. Görüldüğü gibi, grafit, grafen ve fulleren sadece karbondan oluşan moleküllerdir. Ama bu malzemelerdeki karbon atomları sayısındaki farkın yanında karbon atomların dizilimi ve yapısı, bu çeşit moleküllerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini büyük ölçüde değiştirir. Bu nedenle bu farklı nanomalzemeler elektrik, teknoloji, tıp ve daha birçok sektörde bu malzemelerden yararlanmamızı sağlar. Aşağıdaki resimde bir bucky ball, yani Buckminister fulleren molekülü modeli görülüyor.
