İnsanlar ve diğer memeliler, gökkuşağının dalga boylarını içeren, görünür ışık denilen bir dizi dalga boyu ışığını görmekle sınırlıdır. Ancak daha uzun bir dalga boyuna sahip olan kızılötesi radyasyon etrafımızdadır. İnsanlar, hayvanlar ve nesneler ısı yaydıkça kızılötesi ışık yayar ve nesneler kızılötesi ışığı da yansıtabilir.

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi‘nden kıdemli yazar Tian Xue, “İnsanın doğal vizyonuyla algılanabilen görünür ışık, elektromanyetik spektrumun çok küçük bir kısmını kaplar” diyor. “Elektromanyetik dalgalar görünür ışıktan daha uzun veya daha kısa bilgi veriyor.”

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Xue ve Jin Bao‘nun yanı sıra, Massachusetts Üniversitesi Tıp Fakültesi‘nden Gang Han‘ın liderliğindeki çok disiplinli bir bilim insanı grubu, nanoteknolojiyi gözün mevcut yapılarıyla çalışmak üzere geliştirdi.

Han, “Işık göze girdiğinde ve retinaya çarptığında, çubuklar ve koniler – veya fotoreseptör hücreler – fotonları görünür ışık dalga boylarında emer ve karşılık gelen elektrik sinyallerini beyne gönderir” diyor. “Kızılötesi dalga boyları fotoreseptörler tarafından absorbe edilemeyecek kadar uzun olduğu için onları algılayamıyoruz.”

Bu çalışmada, bilim adamları fotoreseptör hücrelere sıkıca tutturulabilen ve küçük kızılötesi ışık dönüştürücüler gibi davranabilen nanoparçacıklar ürettiler. Kızılötesi ışık retinaya çarptığında, nanopartiküller daha uzun kızılötesi dalga boylarını yakalar ve görünür ışık aralığında daha kısa dalga boyları yayar. Yakındaki çubuk veya koni daha kısa dalga boyunu emer ve sanki görünür bir ışık retinaya çarpmış gibi normal bir sinyal gönderir.

Bao, “Bizim deneyimizde nanopartiküller, 980 nm dalga boyu civarında kızılötesi ışığı emdi ve 535 nm’de en yüksek ışığa dönüştürdü, bu da kızılötesi ışığın yeşil renkte görünmesini sağladı” diyor.

Araştırmacılar, nanoparçacıkları, insanlar gibi kızılötesi olarak doğal olarak göremeyen farelerde test ettiler. Enjeksiyonları alan fareler bilinçsiz fiziksel işaretler gösterdi, öğrenciler gibi daralan kızılötesi ışık saptadıklarını, sadece tampon çözeltiyle enjekte edilen farelerin kızılötesi ışığa cevap vermediklerini belirttiler.

Farelerin kızılötesi ışığa duyarlı olup olmadıklarını test etmek için, araştırmacılar farelerin gündüz koşullarında kızılötesi görebildiğini ve aynı anda görülebilir ışıkta olduğunu göstermek için bir dizi labirent görevi kurdular.

Nadir durumlarda, bulutlu kornealar gibi enjeksiyonlardan yan etkiler meydana geldi, ancak bir haftadan kısa bir sürede kayboldu. Buna sadece enjeksiyon işlemi neden olmuş olabilir? Çünkü sadece tampon çözeltinin enjeksiyonunu alan fareler bu yan etkilere benzer oranda sahiptir. Diğer testler, sub-retinal enjeksiyonlardan sonra retina yapısına zarar vermedi.

Xue, “Çalışmamızda, hem çubukların hem de konilerin bu nanoparçacıkları bağladığını ve yakın kızılötesi ışık tarafından aktive edildiğini gösterdik” diyor. “Bu yüzden bu teknolojinin insan gözünde de işe yarayacağına inanıyoruz, yalnızca süper vizyon oluşturmak için değil aynı zamanda insan kırmızı renkli görme eksikliklerinde de terapötik çözümler üretmek için kullanılabilir.”

Mevcut kızılötesi teknolojisi, ortamdaki gün ışığı ile sınırlı olan ve dış güç kaynaklarına ihtiyaç duyan dedektörlere ve kameralara dayanır. Araştırmacılar, biyo-entegre nanoparçacıkların sivil şifreleme, güvenlik ve askeri operasyonlardaki potansiyel kızılötesi uygulamalar için daha fazla arzu edildiğine inanıyor. Han, “Gelecekte, FDA onaylı bileşiklerden yapılmış, daha parlak kızılötesi görüşle sonuçlanan yeni organik bazlı nanoparçacık versiyonuyla teknolojiyi geliştirmek için yer olabileceğini düşünüyoruz” diyor.

Araştırmacılar ayrıca, nanoparçacıkların emisyon spektrumunu insan gözlerine uyacak şekilde ayarlamak için daha fazla çalışmanın yapılabileceğini düşünüyorlar; bu, farelerin gözlerine kıyasla merkezi görüş için çubuklardan daha fazla koni kullanıyor. Xue, “Bu heyecan verici bir konudur, çünkü burada mümkün kıldığımız teknoloji, insanların doğal yeteneklerimizin ötesinde görmelerini sağlayabilir” dedi.

Kaynak (Çeviri): https://www.eurekalert.org/

The post Nanoteknoloji, Farelerin Kızılötesi Olarak Görmesini Mümkün Kılabilir appeared first on TechWorm.

Bugünlerde bilim adamları nanoteknolojinin olası sonuçları üzerinde tartışıyorlar. Nanoteknoloji ilaç, elektronik, biyomalzeme ve enerji üretiminde olduğu gibi geniş uygulama yelpazesiyle birçok araç ve madde meydana getirilebilir. Diğer yandan, nanoteknoloji her yeni teknolojinin yarattığı sorunların çoğunu yaratabilir; bunlara zehirlilik, nanomaddelerin çevresel etkisi ve bunların küresel ekonomiye olası etkisi ve çeşitli kıyamet günü senaryoları şüpheleri gibi kaygılar örnek verilebilir. Bu kaygılar savunma grupları ve hükümet arasında nanoteknoloji için özel bir düzenlemenin garanti olup olmadığı konusunda tartışmaya neden oldu.

Nanoteknoloji Tarihçesi

Nanoteknolojiyi besleyen ilk kavramlar, ünlü fizikçi Richard Feynman tarafından atomların direkt kontrolü aracılığıyla bir sentezin olasılığından bahsettiği konuşması There’s Plenty of Room at the Bottom sırasında tartışılmıştır. “Nanoteknoloji” terimi ilk kez 1974’te Norio Taniguchi tarafından kullanılmıştır. Yine de çok bilinmiyordu.

Feyman’ın kavramlarından etkilenen K. Eric Drexler, “nanoteknoloji” terimini bağımsız olarak 1986’da kitabı Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology’de kullanmıştır. Bu kitap, hem kendinin hem diğer kestirilmiş karmaşıklık maddelerinin atomik kontrol ile bir kopyasını oluşturabilecek nano-ölçek çevirici fikrini öne sürmüştür. Drexler ayrıca 1986’da nanoteknoloji kavramları ve sonuçları hakkında toplum bilinci oluşturmak için The Foresight Institute (Öngörü Enstitüsü) ‘nü kurmuştur.

Bu şekilde, 1980lerde nanoteknolojinin bilim dalı olarak ortaya çıkması, teorik ve kamu işlerinin birleşmesiyle olmuştur. Bu birleşim, nanoteknoloji için ve maddenin atomik kontrolüne biraz daha dikkat çeken yüksek görünürlüklü deneysel gelişmeler için kavramsal bir çerçeve geliştirmiş ve yaygınlaştırmıştır.

Örneğin; 1981’de tarama tünelleme mikroskobunun icadı atom ve bağların daha önce yapılandan farklı bir şekilde görüntülenmesini sağlamıştır, ve 1989’da atomların kontrolünde başarılı bir şekilde kullanılmıştır. IBM Zurich Research Laboratory’da mikroskobu geliştiren Gerd Binnig ve Heinrich Rohrer 1986’da Fizik dalında Nobel Ödülü aldı. Ayrıca Binnig, Quate ve Gerber o yıl analog atomsal kuvvet mikroskobunu bulmuştur.

Fulerinler 1985’te birlikte Kimya dalında Nobel Ödülü kazanan Harry Kroto, Richard Smalley, ve Robert Curl tarafından keşfedilmiştir. C60 ilk başta nanoteknoloji olarak tanımlanmamıştır; bu terim, nano-ölçek elektroniği ve araçları için olası uygulamalar öneren ilgili grafen tüpleri (karbon nanotüpleri veya Bucky tüpleri) ile daha sonraki çalışmaya ilişkin kullanılmıştır.

2000li yılların başında, biriken alan hem anlaşmazlığa hem ilerlemeye sebep olan bilimsel, siyasi ve ticari dikkati arttırdı. Anlaşmazlıklar, Royal Society’nin nanoteknoloji hakkındaki raporu tarafından ispat edilen nanoteknoloji tanımları ve olası sonuçlarına ilişkin ortaya çıkmıştır. Moleküler nanoteknoloji taraftarları tarafından planlanan uygulamaların uygulanılabilirliğine ilişkin karşı görüşler ortaya atıldı. Bu tartışmalar 2001 ve 2003 yılında Drexler ve Smalley arasında bir kamu tartışmasında doruk noktasına ulaşmıştır.

Bu sırada, nano-ölçek teknolojilerindeki gelişmelere dayanan ürünlerin ticarileşmesi başladı. Bu ürünler nanomateryallerin dökme uygulamalarıyla sınırlıdır ve maddenin atomik kontrolünü içermemektedir. Bazı örnekler; gümüş nanoparçacıkların anti-bakteriyel bir madde ve nanoparçacık temelli şeffaf güneş kremleri olarak kullanılması, ve karbon nanotüplerin leke tutmaz tekstil ürünleri için kullanılması için Gümüş Nano platformu içermektedir.

Devletler, ABD’ de nanoteknolojinin büyüklüğe dayalı tanımını formülize eden ve nano-ölçek araştırmaları üzerine fon kuran National Nanotechnology Initiative ile başlayarak nanoteknoloji araştırmalarını desteklemeye ve finanse etmeye başladılar.

2000li yılların ortalarına doğru yeni ve bilimsel ilgi gelişmeye başladı. Maddenin atomik hassas kontrolü üzerine odaklanan, ayrıca var olan ve tasarlanmış kapasiteler, amaçlar ve uygulamaları tartışan nanoteknoloji yol haritaları üretmek için projeler ortaya çıktı.

Nanoteknoloji ile İlgili Temel Kavramlar

Nanoteknoloji, fonksiyonel sistemlerin moleküler ölçekte mühendisliğidir. Bu, güncel çalışmayı ve daha gelişmiş kavramları içerir. Orijinal anlamıyla nanoteknoloji, bugün tam ve yüksek performanslı ürünler yapmak için geliştirilen araçlar ve teknikleri kullanarak maddeleri aşağıdan yukarıya oluşturmada tahmini gücü ifade eder.

Bir nanometre (nm), metrenin milyarda biri, ya da 10-9 katıdır. Tipik karbon-karbon bağ uzunluğu, ya da bir moleküldeki atomların arasındaki boşluk 0.12–0.15 nm arasında değişiklik gösterir, ve bir DNA çift sarmalı yaklaşık 2 nm çapa sahiptir. Diğer yandan, en küçük hücresel yaşam formları, Mikoplazma familyasının bakterileri, yaklaşık 200 nm uzunluğundadır. Genel kabul ile, ABD’deki National Nanotechnology Initiative tarafından kullanılan tanımın ardınca nanoteknoloji 1’den 100’e ölçü aralığı olarak alınmaktadır. Daha düşük limit atomların boyutu tarafından belirlenmektedir (hidrojen, yaklaşık bir nm çapın çeyreği kadar olan en küçük atomlara sahiptir.) çünkü nanoteknoloji aygıtlarını atom ve moleküllerden inşa etmek zorundadır. Üst limit aşağı yukarı rastlantısal ama yaklaşık olarak daha geniş yapılarda gözlemlenmeyen olayların belirgin hale gelmeye başladığı ve nano aygıtta yararlanılabildiği boyuttur. Bu yeni olaylar, nanoteknolojiyi eşdeğer makroskobik aygıtın sadece küçültülmüş versiyonları olan aygıtlardan farklı kılar. Böyle aygıtlar daha büyük ölçektedir ve mikroteknoloji tanımı altındadır.

Bu ölçeği başka bir bağlama koyarsak, bir nanometrenin boyutunun bir metreye oranı bir bilyenin boyutunun dünyaya oranıyla aynıdır. Diğer bir deyişle, bir nanometre ortalama bir adamın tıraş makinesini yüzüne yaklaştırdığı zamanda uzayan sakal miktarıdır.

Nanoteknolojide iki ana yaklaşım kullanılmaktadır. “Aşağıdan yukarı” yaklaşımında; aygıt ve materyaller, moleküler tanıma ilkeleri ile kendilerini kimyasal olarak bir araya getiren moleküler bileşenlerden oluşturulur. “Yukarıdan aşağı” yaklaşımında, nano-nesneler atomik-düzey kontrolü olmayan daha büyük oluşumlardan oluşturulur.

Nanoelektronik, nanomekanik, nanofotonik ve nanoiyonik gibi fizik alanları, nanoteknolojinin temel bilimsel kurulumunun sağlanması için son birkaç on yıllık periyotlarda oluşmuştur.

The post Nanoteknoloji Nedir? appeared first on TechWorm.