YENİ BİR TEKNOLOJİ DEVRİMİ NANOTEKNOLOJİ

Transkript

1 www. nano.org.tr YENİ BİR TEKNOLOJİ DEVRİMİ NANOTEKNOLOJİ

2 ÖZGEÇMİŞ: DOÇ. DR. MEHMET BAYINDIR Doktora, 2002 Bilkent Üniversitesi, Fizik Bölümü, 2002 Bilim adamı, Massachusetts Institute of Technology, ABD Elektronik Araştırma Laboratuvarı, Askeri Nanoteknoloji Enstitüsü, Malzeme Bilimi Merkezi Öğretim Üyesi, Bilkent Üniversitesi, Fizik Bölümü, Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi Yayınlar: Nature, Nature Materials (3), Advanced Materials, Physical Review Letters, (33 SCI makale, 850 atıf), 5 ABD patenti Uluslararası bilim ve teknolojiye katkıları: Işığın hareketi üzerine yeni bir makenizmanın keşfi ve deneysel olarak gösterilmesi (2000) Türkiye nin ilk soldan kırılan (left-handed) meta-malzemelerinin dizaynı ve üretilmesi (2002) Yeni bir nanofabrikasyon yönteminin keşfi ve deneysel olarak gösterilmesi (2004) Isıyı ve ışığı algılayabilen akıllı kumaşların üretilmesi (2004) Kanser tedavisinde kullanılabilen kızıl-ötesi akıllı lazer fiberlerinin üretilmesi (2005)

3 İÇERİK NANOTEKNOLOJİ NEDİR? NEDEN NANOTEKNOLOJİ? YENİ BİR TEKNOLOJİ DEVRİMİ Mİ GELİYOR? ÖRNEKLER UNAM: ULUSAL NANOTEKNOLOJİ ARAŞTIRMA MERKEZİ PROJESİ BİLİM POLİTİKAMIZ ÜZERİNE

4 NANOTEKNOLOJİ: DİSİPLİNLER ARASI YENİ BİR BİLİM DALI Bir nanometre, metrenin milyarda birine denk gelir. Nanobilim ve nanoteknolojinin tam bir tanımı olmamakla birlikte, genel görüşe göre nanometre boyutlarda maddelerin anlaşılması, kontrol edilmesi ve atomsal seviyede değiştirilip işlevsel hale getirilmesidir.

5 NANOTEKNOLOJİ: BOYUTLAR Doğadan İnsan yapımı

6 NANOTEKNOLOJİ: YENİ BİR TEKNOLOJİ DEVRİMİ Mİ?

7 NEDEN NANOTEKNOLOJİ? K AT M A D E Ğ E R İ Y Ü K S E K Ü R Ü N L E R 1 ton Kiraz $ ton Doblo $ ton Mavi Jeans $ ton Cep Telefonu $ ton Kızıl-Ötesi Fiber $ ton Kalp Stenti $ ton DNA İlacı $ MAKRO TEKNOLOJĠ MĠKRO TEKNOLOJĠ NANO TEKNOLOJĠ

8 NEDEN NANOTEKNOLOJİ: MUCİZEVİ İHTİMALLER Körlere yeniden görme, sağıra duyma, felçliye yürüme şansı verebilir. AIDS, kanser, diyabet gibi hastalıkları tedavi edebilir. Dünyada açlığı sona erdirebilir. Ucuz, çevre dostu ve verimli enerji kaynakları ortaya çıkarabilir. İş göremez hale gelmiş organların yerine yeni organlar büyütülebilir. Kirlenmiş dünyamız daha temiz hale gelebilir. Bakteriden daha küçük nanobilgisayarlar üretilebilir. Bilkent kütüphanesindeki bütün kitaplar bir küp şekerine depolanabilir. Çelikten 100 kat daha dayanıklı ama esnek betonlar yapılabilir.

9 NANOTEKNOLOJİYE DEVLET YATIRIMLARI Bütün dünyadaki toplam yatırım (2005): 6 milyar USD Avrupa Birliği: 3.7 milyar Avro (FP 7) Güney Afrika: 170 milyon USD (önümüzdeki 3 yıl için) İsrail: 230 milyon USD (önümüzdeki 5 yıl için): 45 şirket kuruldu Rusya: 7 milyar USD (8 yıl için)

10 NANOTEKNOLOJİ: GLOBAL EKONOMİYİ NASIL ETKİLEYECEK? Nanoteknolojinin, bütün endüstri alanlarını etkileyeceği düşünüldüğünden ekonomik etkileri kaçınılmaz olacaktır. Nanoteknoloji tabanlı ürünler 2015 yılında 1 trilyon dolar pazar payına sahip olacaktır. Gelişmiş ülkelerde nanoteknoloji kritik ve öncelikli alan olarak desteklenmektedir. İsrailde 45 nanoteknoloji şirketi katmadeğeri yüksek ürünlerle ekonomiye katkı sağlamaya başlamıştır. Çin önümüzdeki yıllarda 1 milyon nanoteknoloji uzmanı yetiştirmek için program başlatmıştır.

11 RUSYA NANOTEKNOLOJİYE YATIRIM YAPIYOR... I particularly want to stress the need to establish an effective system of research and development in the area of nanotechnology based on atomic and molecular constructions.... Nanotechnologies are becoming a key direction for the development of modern industry and science Rusya devlet başkanı Vladimir Putin Halka sesleniş konuşmasından, 26 Nisan YIL ĠÇĠN 7 MĠLYAR USD

12 ABD: NANOTEKNOLOJİYİ ÖNCELİKLİ ALAN OLRAK DESTEKLİYOR Bush's proposed budget makes nanotechnology 'a top priority'... Intended to ensure "United States global leadership in the development and application of nanotechnology,"... ABD başkanı George Bush un halka sesleniş konuşmasından, 3 Aralık YIL ĠÇĠN 3.7 MĠLYAR USD

13 İSRAİL: SORUNLARINI NANOTEKNOLOJİ İLE ÇÖZECEK Shimon Peres sees nanotech as Israel s missing link between a pioneer past and technological progress İsrail cumhurbaşkanı Vladimir Shiman Peres Shimon Peres hails a new global superpower technology Turning to terrorism, Mr Peres said that armies were built to fight other armies. He said: "It is absurd to send an F-16 to chase a terrorist. "What is the value of armies?" Mr Peres asked. He suggested that technology could help fight terrorism by developing new weapons, such as nanotechnology. 5 YIL ĠÇĠN 230 MĠLYON USD

14 2007 NOBEL ÖDÜLÜ NANOTEKNOLOJİYE VERİLDİ

15 NEDEN NANOTEKNOLOJİ? Daha fonksiyonel Daha hızlı Daha az yer kaplar Daha az enerji sarfeder Daha mukavemetli Daha ucuz Olağanüstü yeni özellikler

16 NEDEN NANOTEKNOLOJİ? M A D D E L E R E Y E N İ Ö Z E L L İ K L E R K A Z A N D I R M A K M Ü M K Ü N D Ü R Altın; normal halinde dünyadaki hiçbir maddeyle etkileşime girmeyen bir maddedir; zaten bu özelliğinden dolayı mücevherat olarak kullanılır. Ancak moleküler düzeyde, nano zerrecikler halindeki altın her şeyle etkileşime giren bir madde kimliğine bürünebiliyor.

17 NEDEN NANOTEKNOLOJİ? K R İ T İ K T E K N O L O J İ L E R G E L İ Ş T İ R M E K M Ü M K Ü N D Ü R KOZADAN UZAKTAN KUMANDALI AJANA Nanoelektromekanik sistemler (NEMS)

18 NEDEN NANOTEKNOLOJİ? K R İ T İ K T E K N O L O J İ L E R G E L İ Ş T İ R M E K M Ü M K Ü N D Ü R Nano-osilatör yardımı ile biyolojik/kimyasal algılayıcı Gerçek: Bir şarbon mikrobu öldürür 1~2 mikron Nanoaygıtlar: çok hassas sensörler Tek-molekül algılayabilen sensörler Manyetik alan ölçümü (pikotesla civarında hassasiyet)

19 NEDEN NANOTEKNOLOJİ? S T R AT E J İ K Ö N E M ULUSAL MARKER PROJESİ PROBLEM: 2005 YILINDA KAÇAK YAKITTAN DOLAYI VERGİ KAYBI 3.5 MİLYAR $ ÇÖZÜM: YAKITI İŞARETLEMEK (ŞİFRELEMEK) İSRAİLDE YILLARDIR YAPILAN YATIRIMLAR SONUCUNDA 45 NANOTEKNOLOJİ ŞİRKETİ KURULMUŞTUR İSRAİL İN AR-GE YATIRIMLARI 2006 YILI İÇİN GSMH NIN %4.96 SINA ULAŞMIŞTIR MARKER PROJESİNİ KAZANMIŞ, YILLIK 25 MİLYON YTL KAZANÇ ELDE EDECEKTİ

20 Sürtünme katsayısı ( o C) NEDEN NANOTEKNOLOJİ? M İ L L İ E KO N O M İ Y E K AT K I Sürtünme ve aşınmanın neden olduğu toplam ekonomik kayıpların GNP ın %4 üne erişmektedir Türkiye 2004 yılı GNP 269 Milyar $, kayıp 11 Milyar $ Bor Nitrür Sıcaklık ( o C) Ülkemizin Bor madenleri açısından zengin olması dolayısıyla, Bor tabanlı malzemelerin araştırılması stratejik bir öneme sahiptir

21 Tümör boyutu (mm 2 ) NEDEN NANOTEKNOLOJİ? K R İ T İ K T E K N O L O J İ L E R G E L İ Ş T İ R M E K M Ü M K Ü N D Ü R DNA AŞISI Fareler üzerinde yapılan deneylerde, %91 inin tamamen iyileştiği gözlemlenmiştir kontrol IL-13 zehir IL-13 zehir + (CpG ODN) Lipo Kesecik boyutu < 100nm CpG ODN: kesecik içerisindeki nükleik asitler Günler

22 NEDEN NANOTEKNOLOJİ? LABORATUVARDAN EKONOMİYE: BİR BAŞARI ÖYKÜSÜ PROBLEM: Kalp ameliyatlarında takılan stent içerisinde zaman geçtikçe, beslenme alışkanlıklarına bağlı olarak, maddeler stent duvarında birikmeye başlamaktadır. Belirli süre sonra ciddi komplikasyonlar kendini göstermektedir. ÇÖZÜM: Kanı ve içerisinde taşıdığı maddelerin yüzeye tutunmasını engelleyen nano-yapılı malzemeler. MIT Malzeme Biliminden bir grup tarafından geliştirildi Şirket kurulup piyasaya sürüldü Stentlerin tanesi $ dan satılmaktadır yılında 3 milyar $ gelir elde edilmiştir 2007 yılı itibariyle 11 milyar $ gelir beklenmektedir Boston ve çevresinin en büyük gelir kaynağı

23 NEDEN NANOTEKNOLOJİ? K R İ T İ K T E K N O L O J İ L E R G E L İ Ş T İ R M E K M Ü M K Ü N D Ü R VİRÜSLERİ BEDAVA ÇALIŞTIRMAK MÜMKÜN MÜ? Belirli bir atoma bağlanabilen virüslerin tesbiti Virüse ait DNA zincirinin tesbiti Virüsün çoğaltılması Farklı DNA zincirlerine sahip milyonlarca virüs Nanolitoğrafi ZnS nanokristal Lityum iyon nanopil

24 YENİ ENERJİ KAYNAKLARI: HİDROJEN ENERJİSİ PROBLEM: Günümüzün en önemli global sorunlarından birisi hiç kuşkusuz, hızla artan enerji-yakıt tüketimi G8 ülkeleri toplantısının en önemli maddelerinden birisi Çözüm: Moleküller seviyede hidrojen depolama Hidrojen Titanyum Karbon nanotüp Hidrojen depolama kapasitesinde dünya rekoru: %14 P r o f. S a l i m Ç ı r a c ı v e e k i b i

25 DÜNYA ÇAPINDA BİR BAŞARI: BASINIMIZIN İLGİSİZLİĞİ

26 DOĞADAN ÖRNEKLER: NANOYÜZEYLER: GEKO Continental Kış Lastiği

27 DOĞADAN NANOFOTONİK YAPILAR: TAVUS KUŞU NANOFOTONĠK KRĠSTALLER

28 NANOTEKNOLOJİ: ÇEVRE VE İNSAN SAĞLIĞI BOYUTU Bütün büyü gitti mi? Nanoteknoloji üzerine sağlık kaygıları 12 Nisan martta Almanyada piyasaya çıkan Magic Nano adlı banyo temizleyici, üç gün sonra marketlerden toplatıldı. Sebep: 80 e yakın kişide önemli solunum problemleri görüldü, 6 kişinin ise akciğeri sıvı toplamıştı. Altın; normal halinde dünyadaki hiçbir maddeyle etkileşime girmeyen bir maddedir; zaten bu özelliğinden dolayı mücevherat olarak kullanılır. Ancak moleküler düzeyde, nano zerrecikler halindeki altın her şeyle etkileşime giren bir madde kimliğine bürünebiliyor.

29 ULUSAL MALZEME BİLİMİ VE NANOTEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ

30 ABD NANOTEKNOLOJĠ YOL HARĠTASI 8 yılda 46 Merkez, Enstitü, Laboratuvar!!! Türkiye?

31 UNAM-MALZEME BİLİMİ VE NANOTEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ Laboratuvar sayısı: 62 Toplam laboratuvar ve ofis alanı: 9500 m 2 Tam kapasitede araştırmacı sayısı: Doktoralı 150, öğrenci 300 Mevcut Personel: 32 öğretim üyesi, 70 asistan, 3 Y. Mühendis, 2 idari Toplam yatırım (bina-altyapı): 15 Milyon YTL, 10 milyon YTL gerçekleşti Toplam yatırım (cihaz-ekipman): 130 Milyon YTL (3-5 yıl), 10.5 Milyon YTL gerçekleşti

32 NASIL ÇALIŞACAK?

33 A R A Ş T I R M A C I L A R K O N U S U N D A D Ü N YA C A U Z M A N 3 5 B Ġ L Ġ M A D A M I

34 UNAM-MALZEME BİLİMİ VE NANOTEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ

37 CĠHAZ ALTYAPISI

38 S E M, T E M, F I B, E - B E A M

41 MİKRO VE NANO FOTONİK YAPILAR

42 ATO M İ K KU V V E T M İ K R O S KO P L A R I ASYLUM MFP-3D DNA ĠLAÇLARI

50 Önce insan ĠNSAN ALTYAPISI

51 DİSİPLİNLERARASI YENİ BİR BİLİM DALI

52 MSN ÖĞRENCĠLERĠ 150 DOKTO RA Ö Ğ RENCĠSĠ

53 KARŞILAŞTIRMA: TÜRKİYE NİN BİLİM VE TEKNOLOJİDEKİ YERİ (10 yıl) arasında uluslararası dergilerinde yayınlanan makalelerin tümü h-indeks: Bir araştırmanın uluslararası camiada ne kadar etkili olduğunu gösteren değer Stanford Üniversitesi, Türkiyeden 50 kattan daha fazla etkili araştırma yapıyor. Türkiye nin h-indisinin 80 i, uluslararası ortak çalışmaların sonucunda elde edilmiştir.

54 KARŞILAŞTIRMA: TÜRKİYE NİN NANOTEKNOLOJİDEKİ YERİ

55 BİLİM VE TEKNOLOJİ POLİTİKAMIZDA PARADİĞMA DEĞİŞİKLİĞİ BAZI GERÇEKLER: Günümüzde bilimi üreten ülkeler güçlü ekonomilere sahiptir. Yüksek teknolojiye ödediğimiz miktar gittikçe artacak, ülkemizin kaynakları yetersiz hale gelerek gün geçtikçe daha fakir bir ülke haline geleceğiz. Artık teknoloji transferiyle kalkınmak mümkün değildir, yüksek teknolojiyi açığa çıkaracak bilimi ülkemizde kendimiz üretmeliyiz. SONUÇ: Ülkemiz ucuz iş gücüne dayalı ekonomiden hızla uzaklaşıp katma değeri yüksek ve marka haline gelmiş ürünlere yönelmelidir.