Bilim insanlarının geleceği nokta ise metrenin trilyonda biri üzerine çalışmak olacak. İnsanın gözüyle göremediği atomların dizilimini belli bir düzene sokup insanlık tarihini baştan yazacak olan bilim insanları, insanların gelecekteki yaşantılarına yön vermeyi planlıyor. Bir örnekle teknolojinin bize getireceği şeyi şöyle özetlenebilir. 2017 yılında Amerika’daki Teksas Üniversitesi ve Güney Kore Hanyang Üniversitesi ortak çalışarak kendi elektriğini üreten bir ip yaptılar. Bu ip esnetildiğinde ya da büküldüğünde kendi elektriğini üretip, depolayabiliyor. Bu ürünle birlikte insanlığın şuan en büyük sıkıntısı olan yenilenemez enerji kaynaklarının bir sıkıntı olmayacağı günler yaklaşıyor. Gelecekte İnsanlar internete girmek için artık bir aracıya ihtiyaç duymayabilir ya da telefonunu, bilgisayarını üzerine giydiği tişört veya kazak ile şarj edebileceği günler yakın. Bilim insanları elektrikle ilgili her ne varsa üzerinizde bulabileceğiniz ürünleri yakın bir tarihte size sunmayı planlıyor. Bu yazı, bu teknolojinin daha ilerisini hayal etmiş ve gerçekleştirilmiş bir bilim konusu, nanorobotik bilimi hakkında olacak.

 

En genel manada nanoteknoloji, atomların ve moleküllerin en küçük birimlerini ifade etmek ve maddeyi atomik boyutu ile kontrol etmek amacı ile kullanılmaktadır. Atom üstüne atom koyarak yeni maddeler oluşturmayı ve mevcut maddelerin moleküler yapısını değiştirerek yeni maddeler oluşturma çalışmalarını içermektedir. Eğer doğadaki atomik dizilim taklit edilebilir ya da kopyalanabilirse atomlar hareket ettirilebilir ve böylece birçok farklı madde oluşumu sağlanabilir. Bu düşünce günümüzde nanoteknolojiye olan ilgiyi artırmakla beraber bu alandaki çalışmaları da hızlandırmıştır. Birçok dalda mevcut sınırlar kaldırılabilir ve kömür gibi bir maddenin molekülleri değiştirilerek elmas elde edilebilir.

Bir nano robot sistemi tasarlamak için kuantum moleküler dinamiğinden, kinematik analize kadar çeşitli bilim dallarıyla iç içe olmak gerekir. Nano robot sisteminin tasarlanması için takip edilmesi gereken kurallar, nano robot sisteminde kullanılacak materyale göre değişiklik gösterir. Örneğin karbon, büyük olasılıkla elmas şeklinde bileşenlere sahip tıbbi bir nano robotun temel yapısında kullanılan element olacaktır. Hidrojen, sülfür, oksijen, nitrojen, silikon gibi diğer hafif elementler ise daha çok nano ölçekli dişli ve diğer bileşenlerin üretimi için kullanılacaktır.Bazı bilim adamlarına göre nano robot tasarım çalışmaları sanal gerçeklik teknolojileri kullanılarak ele alınmalıdır. Bilgisayar grafikleri sayesinde nano parçacıklar üzerinde rahatlıkla düzenlemeler yapılabilir. Başarılı bir nano robot geliştirmenin yolu, nano parçacıkların düzgün bir şekilde analiz edilerek tasarlanıp oluşturulmasından geçer. Bu parçacıklardan bazıları, moleküler rulmanlar, moleküler dişliler ve nano bilgisayarlardır. Moleküler rulmanların üretimi basit yapılarından dolayı çok kolaydır. Moleküler dişlilerin merkezinde çok hızlı dönen bir mil, dışında ise yavaşça hareket eden bir mil vardır. Halka dişli ise planet dişlinin düzgün pozisyonda tutulmasını sağlar. Nano robotlarda nano bilgisayar önemli bir yere sahiptir. Bu bilgisayar doktorların yaptıkları işi görüntüleyebilmesi ve kontrol edebilmesi için oldukça faydalı olacaktır.

Nano robot teknolojileri uygulamaları, tıp, askeri, sağlık, dişçilik ve çevresel uygulamalara kadar geniş bir yelpazeye sahiptir.

Nano robotların gelişimi hastalıkların tanısı ve kanserin tedavisi noktalarında olağanüstü fayda sağlayabilecektir. Nanorobotlar günümüzde radyasyon ve kanser tedavilerinde ciddi derecede yararlı olabilirler. Radyasyon ve kanser tedavilerinde çoğunlukla kanserli ve hasta hücreler yerine sağlıklı hücreler ölmektedir. Nanorobotlar farklı hücre tipleri arasında ayırt etme yeteneğine sahip olacaklardır, dolayısıyla hücrenin hastalıklı ya da sağlıklı olup olmadığını hücrenin yüzey antijenlerini kullanarak tespit edebileceklerdir. Kanser tedavisinde en büyük sorun tedavi ilaçlarını direkt olarak ilgili hücreye enjekte edememektir. Kanser tedavisinde nano robotları kullanmak, hem bugünkü kemoterapiden daha az yan etkilere sebep olabilecek hem de hastalığın tedavisini daha da hızlandıracaktır.

Nanoteknolojiler sağlık ve askeri alanındaki bir çok uygulama için umut vaat eden bir teknoloji olmaya aday. Nano ölçekli bir nano makine, basit fonksiyonel işlemlerin işlenmesinde karar verme yetisi vardır. Nano makineler, düzenlenmiş bir dizi molekülden oluşan minik birleşenlerdir. Bunun yanında performansı ise basit bir taslaktır. Küçük işlemleri yerine getirmek için yapılmışlardır. Nanonetworkler ise, nano makinelerin arasındaki ara iletişimi sağlamak için makinelere işbirliği ve bilgi paylaşımına izin veren yapılardır. Geleneksel iletişim teknolojilerinin bilgi paylaşma, iş birliği ve iletişim imkanı sağlamak, alıcılar, güç birleşenleri ve aletlerin büyüklüğü nedeniyle nanonetwork için çok uygun değildir. Nanonetworkler için, moleküler alıcı ve vericiler, kanal modelleri veya protokoller gibi yeni çözümler talep eden yeni bir iletişim paradigması, elektromanyetik ve akustik dalgalar yerine moleküllerin kullanılmasını baz alan bilgiyi temsil etmesi gerekir. Sonuç olarak açık araştırmalar örneğin ağ birleşenlerini geliştirmek, moleküler iletişim teorisi ve yeni mimari ve protokollerin gelişmesi için önümüzdeki on yıl içinde bu teknolojilerin önünü açmak ve bu özellikleri daha iyi hale getirmek insanlık tarihi açısından çok önemli bir atılım olacaktır.

Nanoelektronik, fotolitografi, ve yeni biyomateryallerin ortak kullanımı ile, cerrahi operasyonlar, hastalık teşhisi, ve ilaç verme gibi tıbbi uygulamaların genelinde kullanılabilecek nano robotların üretimi sağlanabilir. Bioçipler sadece, düzlemsel yüzeylerde sabit konumlu biomoleküllerden oluşmaz, aynı zamanda mikro kanallarda ya da mikro hücrelerde ya da sensörlerde sabit pozisyonlu halde bulunabilirler. Nano teknoloji, biyoçipleri insan vücuduna yerleştirilen bir nanoçiple, vücutta meydana gelen değişikliklerin anlık olarak görüntülenmesi noktasında daha makul hale getirmiştir.

Nano robotlar diş operasyonları sırasında ağrıyı azaltmada, zedelenen dokunun eski halini almasında ve dişin dayanıklılığını artırma noktalarında kullanılırlar. Daha da ötesi nano robotların diş hastalığı önleyici, dişi restore edici ve tedavi edici özelliklerinden de faydalanılır.

Medikal nano robotlar genetik hastalıkları DNA ve diğer proteinlerin moleküler yapısını kıyaslayarak, genel yapı veya olması istenilen yapı ne şekilde ise o yönde tedavi ederler. Bu bağlamda herhangi bir anormallik daha sonra düzeltilebilir veya istenilen modifikasyonlar bulunulan yerde yapılabilir. Bazı durumlarda kromozomal değişim terapisi, cyto onarımdan daha etkilidir. Bir insan hücresinin çekirdeğinin içerisinde yüzen montajcı-inşacı bir gemi genetik bakım sağlayabilir. Bu gemi sahip olduğu nano robot kolları sayesinde, çözülmemiş DNA sarmalını nazikçe çözer. Bu esnada çekirdekte bulunan düzenleyici proteinler analiz için geminin ön kısmında bir porta takılır. Hücredeki protein ve DNA yapıları, çekirdek dışında bekleyen büyük veritabanına sahip nano robotun sunduğu verilerle kıyaslanır. Eğer kurala ve genel yapıya uymayan durumlar varsa düzeltilir ve proteinler DNA zincirine bağlanır, dolayısıyla DNA yapısı orijinal haline kavuşmuş olur. 50 nanometre çapındaki bir onarıcı gemi, birçok bakteriden ve virüsten daha küçük olacaktır. Bir hastanın kanında gezen bu tip milyonlarca nano makine, “iç tıp” dünyasında ciddi bir yere sahip olacaktır. Yakın zamanda hastalıklarla moleküler yollardan mücadele edilecek kanser, damar sertliği ve virüslere bağlı hastalıklar kökünden kazınacaktır

Nanoteknolojilerin askeri alanda birçok uygulaması vardır. Daha önce bahsedilen uygulamalarda, nanonetworklerin ilgilendiği alan dar iken, askeri uygulamalarda bu alan uygulamanın niteliğine göre çok daha genişletebilmektedir. Nükleer, biyolojik ve kimyasal savunma. Bu klasik bir alan dağıtım uygulamasıdır. Nanonetworkler savaş alanı ya da belli bir alan genişliğinde tehlikeli biyolojik ve kimyasal ajanların tespitini yapabilir.Bütün sistem, düşman ajanları tespit etmek adına nano-aktüatörlerden ve nanosensörlerden oluşabilir. Nano fonksiyonlu ekipmanlar ekipmanlar, standart tüketici ürünleri alanında bulunan ekipmanların askeri alana uyarlanmış halidir. Askeri kıyafetlerdeki gelişmiş kamuflaj sistemi nanonetwork uygulamalarından faydalanabilir. Örneğin; nanonetworkler sayesinde geliştirilmiş, askerin vücut sıcaklığını düzenleyen ve kontrol eden giyim malzemeleri üretilebilir, hatta bu malzemeler askerin yaralanıp yaralanmadığını da tespit edebilirler.

Nanonetwork teknolojileri doğa bulunan biyolojik sistemlerden esinlenilerek geliştirilmiştir, bu teknolojiler aynı zamanda günümüz teknolojileriyle çözülemeyen çevresel faktörlerin çözümünde kullanılabilirler. Bazı çevresel uygulamalara örnek olarak şunları verebiliriz: Dünya çapında çöp artıklarının işlenmesi büyük bir problem haline gelmiştir. Bu bağlamda nanonetworkler çöp artıklarının işlenme sürecinde yardımcı olabilirler.
Hava kirliliği kontrolü. Kalite kontrol uygulamalarına benzer şekilde , hava da nanonetworkler sayesinde gözlemlenebilir. Ayrıca nano filtreler, havanın içerdiği zararlı maddeleri süzerek hava kalitesinin artırılmasını sağlayabilirler.

Gelecekteki nano makinelerden beklenen tüm özellikler arasında, iletişim özellikleri de önemli bir yere sahiptir. İletişim özelliği nano makinelerin ortak bir amaç için denetimli, senkron ve kooperatif bir şekilde çalışmasını sağlayan tek özelliktir. Nano makineler arasındaki iletişim aşağıdaki iki yönlü senaryoyu içerebilir:
Nano makineler ile elektro mikro cihazlar arasındaki iletişim ve İki veya daha fazla nano makine arasındaki iletişim. Nanorobotlar arasında, elektromanyetik, akustik, nanomekanik ya da moleküler iletişim teknolojileri kullanılmaktadır.

 

Kaynak