Nanoteknoloji alanı, 1 ila 100 nanometre arasında değişen boyutlardaki nanoyapı özelliklerinin incelenmesi ve manipülasyonu ile ilgilidir. Nano’nun bilim, teknoloji, üretim ve tıp dahil olmak üzere birçok uygulaması vardır. Bu teknolojide bilim adamlarını ilgilendiren birçok yenilikçi gelişme yaşanıyor.
Nanoteknolojinin temel kavramları
Nanoteknoloji alanındaki araştırmacılar, 1 nanometre boyutuna kadar çeşitli malzemelerin anatomik özelliklerini gözlemler ve değiştirir. Nanoteknoloji bir alan olarak gelişmeye devam ediyor ve biyologlar, kimyagerler, fizikçiler ve mühendisler dahil olmak üzere disiplinlerarası bir araştırmacı grubunu bir araya getiriyor. Nano ölçekteki nesneleri gözlemlemek için güçlü mikroskobik araçlar gereklidir. Örneğin; Elektron mikroskobu gibi, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) topografik, morfolojik ve bileşimsel veriler sağlar.
Atomik kuvvet mikroskopları, ayrıntılı görüntüler oluşturmak için malzemeleri küçük bir sonda ile tarar. Buna ek olarak, nano ölçekli mikroskoplar, araştırmacıların tek tek molekülleri görmelerine, tek tek atomları ve molekülleri hassas bir şekilde manipüle etmelerine ve bunları küçük bir sonda ile yeniden düzenlemelerine olanak tanır. Maddenin nano ölçekte incelenmesi, gözlem ve deneyleri içerir. Pek çok malzemenin özellikleri nano ölçekte farklı davranır; Bunun neden ve nasıl olduğunu anlamak, araştırmacıların potansiyel faydaları ve riskleri anlamalarına yardımcı olur.
Ayrıca bilim adamları, malzemenin özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek ve teknolojinin pratik kullanımlarını geliştirmek için mikro işleme ve moleküler üretim üzerinde deneyler yapıyorlar. Atomlar, protonlar, nötronlar ve elektronlar gibi atom altı parçacıklara odaklanan bir fizik dalı olan kuantum mekaniği bilgisi, nano ölçekte davranış değişikliklerini gözlemlerken çok önemlidir. Klasik fiziğin ilkeleri, statik elektronların hareketini ve tünellenmesini, yalıtkanların yarı iletken hale gelmesini ve erime noktalarındaki değişiklikleri açıklayamaz.
Nanopartiküller daha geniş bir yüzey alanına sahiptir, bu da onları kimyasal reaksiyonlar için ideal katalizörler yapar. Ek olarak, atomlar diğer atomların etrafında ve arasında daha serbestçe hareket edebilir ve bu da kimyasal özelliklerin değiştirilebildiği bir atmosfer yaratır. Potansiyel farklılıkların bir başka nedeni de yerçekiminin etkisinin azalması ve elektromanyetik kuvvetlerin ve termal titreşimlerin atomik davranış üzerindeki etkisinin artmasıdır.
nanoyapılar
Bilim adamları, bugün veya yakın gelecekte pratik kullanımları olan bazı nanoyapılar keşfettiler. Bu yapılar arasında kuantum noktaları (qdots), küresel fullerenler (buckyballs), karbon nanotüpler ve nanoteller olarak bilinen silindirik fullerenler bulunur. Birçok bilim adamı, nanotüplerin ve nanotellerin potansiyel gelişmelere en çok maruz kalan alanlar olduğuna inanıyor. Ayrıca, Qdots’un kanser hücrelerinin konumu da dahil olmak üzere teşhis testlerinde gelecekteki uygulamalarına sahip olacağına inanıyorlar.
Bu manyetik nanoparçacıklar ve ilgili altın ve demir oksit, proteinlere ve/veya diğer moleküllere bağlanma yeteneğine sahiptir. Bazı şirketler şu anda teşhis ve görüntüleme teknolojilerini geliştirmek için bu molekülleri kullanıyor. Bucky topları karbon parçacıklarından yapılır ve bir futbol topuna benzer, ancak elektronik ve tıbbi teşhiste teknolojik uygulamaları vardır.
Nitelikli bilim adamları, atomları dikkatlice manipüle ederek karbon nanotüpleri yeniden yaratabilirler. Doğru düzenleme ile nanotüpler çelikten daha güçlü ve dayanıklıdır ve önemli ölçüde daha hafiftir. Nanomühendisler, nanotüpleri arabalar ve uçaklar için yapı malzemeleri oluşturmak için temel olarak kullanmayı umuyorlar. Daha güçlü malzemeler taban güvenliğini artıracak, daha hafif ağırlık ise yakıt verimliliğini artıracaktır.
Araştırmacılar, yarı iletkenlerde, transistörlerde ve diğer elektronik cihazlarda kullanılacak doğru atom kombinasyonunu bulma umuduyla nanotüplerdeki atomların düzenini değiştirmek için moleküler manipülasyonu kullanmaya devam ediyor. Nanoteller, araştırmacıların çoğaltabileceği küçük tellerdir; Nanotüplerle kullanım potansiyeli de dahil olmak üzere bir dizi potansiyel kullanıma sahiptirler.
Çoğu araştırmacı, nanotellerin geleceğin bilgisayarlarında ve elektroniğinde transistörler ve yarı iletkenler olarak kullanılacağına inanıyor. Nanoteknolojideki gelişmelerden yararlanan yaygın olarak kullanılan bir dizi ürün arasında güneş kremi, kendi kendini temizleyen cam, gözlük camları, antimikrobiyal pansumanlar, yüzme havuzu temizleyicileri ve dezenfektanları, kırışmaya dayanıklı kumaşlar, kozmetikler ve LCD gibi ürünlerde kullanılan çizilmeye dayanıklı kaplamalar yer alır. görüntüler. . ekranlar.
Nanoteknoloji riskleri
Nanoteknolojinin en tehlikeli yönleri bilinmeyen tehlikeleri, yanlış kullanımları, sağlık ve çevre üzerindeki olumsuz etkileridir. Bilim adamları, yeniliklerinin potansiyel sonuçlarını tam olarak bilmeden nanopartiküller için pratik uygulamalar bulmak için çalışmaya devam ediyor. Temel riskler, teknolojiler insan bilgisini ve anlayışını aştığında her zaman ortaya çıkar. Materyalleri moleküler düzeyde manipüle etme yeteneği güçlü bir beceridir ve yanlış ellere bırakılırsa suiistimale yol açabilir.
En büyük endişe, bir veya daha fazla kişiye kasıtlı olarak bedensel zarar vermek için parçacık manipülasyonudur. Bir teröristin bu teknolojiyi küçük, tespit edilemeyen biyolojik veya atomik silahlar yaratmak için kullanması, yıkıcı sonuçlar doğurabilir. Kötüye kullanımla ilgili etik kaygılar, belirli özelliklerin mühendisliği yoluyla insanların genetik yapısını değiştirme potansiyelini de içerir.
Nanoprosedür, toplumun üst gelirli kesimini hedefler ve nüfusu tabakalaştırabilir. Nano ölçekteki parçacıklar insanlarda toksik etkilere neden olabilir. Küçük boyutu nedeniyle, kitlesel toksisiteye veya istenmeyen nörolojik etkilere neden olabilen kan-beyin bariyerini geçme yeteneğine sahiptir. Ayrıca bilim adamları, nanoparçacıklara uzun süre maruz kalmanın insan vücudunu etkileyip etkilemeyeceğini henüz bilmiyorlar.
Potansiyel riskleri en aza indirmek için katı hükümet yönergeleri olsa da, bazıları hala uzun süreli maruz kalmanın gelecekte yavaş zehirlenmeye ve sağlık sorunlarına neden olabileceğinin makul olduğuna inanıyor. Araştırmacılar, nanopartiküllerin su kaynaklarını kirletmek veya hayvanlara zarar vermek gibi çevre için potansiyel riskler oluşturup oluşturmadığını bilmiyorlar.
Pek çok bilim insanının onaylamamasına rağmen, bazıları hala “gri yapışkan” senaryodan korkuyor. Bu senaryo, nanobotların kendi kendini kopyalayacağı, tüm organik dünya tükenene ve geride dev bir gri yapışkan bırakana kadar kendilerini yeniden üreteceği teorisine dayanıyor. Bazıları spekülatif olsa da, bilim adamlarının son laboratuvar bulguları nedeniyle insan vücuduna ve çevreye yönelik kısa ve uzun vadeli tehditler hakkında geçerli endişeleri var. Bu kaygılara neden olan laboratuvar sonuçları ise şu şekildedir;
• su pirelerini öldüren bir nanoparçacık olan fullerene maruz kalma,
• Fullerenler balıklarda beynin geniş bir alanında hasara neden olur ve balığın fizyolojik yapısını değiştirir.
Solucanlar, toprakta kolayca dolaşan fullerenleri emebildi.
• Uzun süreli maruziyete maruz kalan laboratuvar hayvanlarının vücutlarında biriken nanoparçacıklar.
• Qdots insanlarda kadmiyum zehirlenmesine neden olmuştur,
• Nanopartiküllerin annenin plasentasını geçebildiği görülmüştür,
• Nanopartiküller serbest radikallerin oluşmasına yardımcı olabilir,
nanoteknoloji ile ilgili mevcut ve potansiyel riskler; Faydaların risklere ağır basıp basmadığını belirlemek için nicel bir yöntem olmamasına rağmen, bu büyük bir endişe konusudur.
Nanoteknoloji: avantajlar ve dezavantajlar
Nanoteknolojinin aşağıdakiler dahil birçok potansiyel uygulaması ve faydası vardır:
• Kanser gibi hastalıkların tedavisindeki gelişmeler
• En iyi görüntüleme ve teşhis ekipmanı
• Yakıt ve güneş pilleri gibi enerji tasarrufu sağlayan ürünler
• Dayanıklı, hafif ve verimli üretim araçlarını mümkün kılan üretim iyileştirmeleri
• Transistörler, LED ekranlar, plazma ekranlar ve kuantum bilgisayarlar dahil olmak üzere elektronik cihazların iyileştirilmesi
Nanorobotlar, ozon tabakasını yeniden inşa etmek, kirli alanları temizlemek ve yenilenemeyen enerji kaynaklarına bağımlılık konusunda bir ders vermek için kullanılabilir.
• Dezavantajlar şunları içerir:
İnsanlar ve çevre için potansiyel tehlikeler
• Endüstriyel ve tarımsal işlerin kaybı
Daha verimli enerji kaynakları ve moleküler manipülasyonla doldurulabilen altın veya elmas nedeniyle petrolün değerinin düşme olasılığı nedeniyle ekonomik piyasanın çökmesi,
• kitle imha silahlarına erişim,
• atom silahlarının geliştirilmesi,
• Araştırma maliyeti ve nanoparçacıklardan yapılan ürünler,
Tıpta nanoteknoloji
Tıptaki heyecan verici yeniliklerin çoğu, nanoteknolojideki ilerlemelerle bağlantılıdır. Bunlar arasında görüntüleme ve tanı araçları, ilaç dağıtım sistemleri, terapötik uygulamalar, antimikrobiyal seçenekler ve hücre onarımı ve rejenerasyonundaki ilerlemeler yer alır. Araştırmacılar şu anda ilaçları doğrudan belirli hücrelere iletmek için nanoparçacıkları kullanmanın yollarını geliştiriyorlar.
Bu, özellikle kanser hücrelerinin tedavisi için umut vericidir, çünkü kemoterapi ve radyoterapi hem enfekte hem de sağlıklı hücreleri yok edebilir. Hedefe yönelik ilaç tedavileri, ilacı doğrudan etkilenen hücrelere ileterek etkinliği artırır ve olası yan etkileri azaltır. Nanopartiküllerin dikkatli bir şekilde manipüle edilmesi, atomları enfekte olmuş hücreleri çekecek şekilde düzenleyebilir ve bu da kanser gibi hastalıkların erken teşhisinde yardımcı olabilir. Nanopartiküller acil durumlarda da kullanılabilir. Bucky topları, alerjik reaksiyonları durdurmak için anti-enflamatuar özellikler için manipüle edilebilir; Nanopartiküller ayrıca kanamayı azaltabilir ve pıhtılaşmayı hızlandırabilir.
Teşhis ve görüntüleme testleri, nanopartiküllerin belirli proteinleri veya hastalıklı hücreleri saptaması ve bunlara bağlanması için düzenlenerek iyileştirilebilir, bu da gelişmiş manyetik rezonans görüntülemeye yol açar. Antimikrobiyal pansumanlar artık ticari olarak temin edilebilir, ancak başka birçok olası kullanım vardır. Kremler enfeksiyonlara saldırmak ve yaraları tedavi etmek için kullanılabilir. Antimikrobiyal nanokapsüllerle tedavi edilen yanık pansumanları enfeksiyonları önleyebilir ve tedavi edebilir.
Gelecekte, nanobotlar, vücudun doğuştan gelen iyileştirme yöntemine benzer şekilde, hasarlı hücreleri onarmak için kodlanabilir. Nanoteknolojinin tıptaki uygulamaları, yaşam süresini uzatma, hastalıkları daha etkili bir şekilde teşhis etme ve tedavi etme ve vücudun doğal sağlık süreçlerini yakından taklit eden tedaviler sağlama potansiyeline sahiptir.
Nanobilim ve mikroskopi
Taramalı sensör mikroskobu, nanometre ölçeğinde bir görüntüye ihtiyaç duyulduğunda kullanılır. Keskin bir uç kullanılarak numunenin yüzeyinde bir nokta deseni oluşturulur. Bilgi daha sonra en küçük ayrıntısına kadar saklanır ve görüntü birleştirilir ve ekranda görüntülenir. Nanobilim veya nanoteknolojinin geliştirilmesinde kullanım için tanınan belirli prob mikroskobu kategorileri vardır, yani:
• Taramalı Tünel Mikroskobu (STM): Bu durumda bir elektrik potansiyeli uygulanırken mikroskop üst yüzeye yakın geçer. Bu tünel akışı kaydedilir.
• Bu, atomik düzeyde çok küçük ayrıntıları gösteren bir görüntü oluşturur.
Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) – görüntü oluşturan numunenin yüzeyini tarayan keskin bir sondaya sahip bir konsol kullanır. Prob ucu bir yüzeye yaklaştığında, uç ile numune arasındaki temas kuvvetleri kontrolörden sapar. Hooke Yasasına göre çalışır. Manyetik kuvvet mikroskobu (MFM), bir tür atomik kuvvet mikroskobudur.
Nanoteknoloji, elektronik, üretim, yenilenebilir enerji ve tıptaki yenilikler dahil olmak üzere birçok mevcut ve gelecekteki uygulamaya sahiptir. Bilim adamları, nanopartiküllerin gerçek potansiyelini ve potansiyel tehlikelerini anlamaya yeni başlıyor.
kaynak:
https://www.medicalnewstoday.com/articles/244972
https://ec.europa.eu/health/scientific_committee/opinions_layman/en/nanotechnologies/l-3/1-introduction.htm
https://www.googleadservices.com/pagead/
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın