Skip to content Skip to navigation

Karbon Nanotüpler

İbrahim Özay Semerci
10/02/2014 - 15:38

Yunancadaki nanos kelimesinden türetilen nano, “cüce” anlamına geliyor. Son yıllarda pek çok bilimsel ve teknolojik çalışmada ismini duyduğumuz nanometre 1 metrenin milyarda biri olmasıyla hayal edilmesi zor bir ölçü. Haber bültenleri, gazete ve dergilerde artık pek çok ürün için “nanoteknoloji ile üretilen…” ifadesini duyuyoruz.

Nanoteknoloji ile üretilen pek çok üründe karbon nanotüpler kullanılıyor. Silindir şeklindeki karbon nanotüplerin çapları birkaç nanometreyken uzunlukları milimetrelerle ifade ediliyor. Çaplarının milyonlarca katı uzunluklara ulaşabilen karbon nanotüpler sağlamlık, elektrik iletkenliği, ısı iletkenliği gibi özellikleriyle de başka malzemelere göre daha avantajlı.

Kimya derslerinden de hatırlayacağınız gibi karbonun allotroplarından -bir elementin atomlarının farklı şekillerde bağlanarak farklı yapılar oluşturması- biri de grafittir. Tek bir karbon atomu kalınlığındaki grafit katmanlarına ise grafen deniyor. Karbon atomlarının birbirlerine altıgen oluşturacak şekilde bağlı olduğu grafen katlandığında tüp şeklini alır. Bu esnada altıgenler tüp eksenine paralel veya spiral şekilde desenler oluşturabilir. Karbon nanotüpler tek duvarlı veya çok duvarlı (iç içe geçmiş tüpler) olabilir. Nanotüplerin çapı veya altıgenlerin dizilimi nanotüplerin elektrik akımını iletme özelliğini etkiler. Çelikten daha hafif ve sağlam nanotüpler sayesinde çok küçük boyutlarda elektronik cihazların üretilmesi mümkün oldu.

Nisan 2013'te Pensilvanya Üniversitesi’nden araştırmacılar karbon nanotüpler sayesinde tükürükteki glikozu tespit edebilen bir cihaz geliştirdiklerini açıkladı. Tükürükteki glikozu tespit eden sensör, karbon nanotüp temelli transistör içeriyor. Transistörün üretiminde kullanılan karbon nanotüpler glikoz molekülüne tutunma özelliği olan piren-1-boronik asitle kaplanmış.

Karbon nanotüpler kullanılarak üretilen ve ileride ucuzlayarak daha da yaygınlaşacağı tahmin edilen uygulamalara bazı örnekler:

Karbon nanotüpler yüzey alanları çok geniş (1 gramları 500 m2 yer kaplar) ve yüzeyde tutma (adsorpsiyon) özelikleri yüksek olduğu için zehirli kimyasal maddelerin, tuzların ve biyolojik kirleticilerin sudan ayrılmasında ideal bir zar olarak kullanılabilir. Böylece hem deniz suyundan içme suyu elde edilebilir hem de fakir ülkelerde yaşayan binlerce insan daha temiz su kullanabilir.

Spor malzemelerinin, güvenlik güçleri tarafından kullanılan kıyafetlerin ve araçların farklı parçalarının üretiminde kullanılan karbon nanotüpler sayesinde daha sağlam malzemeler elde edilebiliyor. Kullanıldığı malzemenin içinde ağ yapıları oluşturan karbon nanotüpler böylece üzerlerine etki eden ağırlık ve kuvvete karşı daha dayanıklı oluyor.

Kapasitörlerde elektrot olarak kullanılan karbon nanotüpler daha yüksek akım değeri elde edilmesini sağlarken elektriksel ve mekanik kararlılık açısından şu an kullanılan malzemelere göre daha üstün özelliklere sahipler.

Karbon nanotüpler protein reseptörleri veya DNA ile etkileşime girerek çok az miktardaki kimyasal maddelerin tespit edilmesinde kullanılabilir. Reseptörün kimyasal molekül ile etkileşime girmesi sonucu nanotüpe iletilen akım sayesinde molekülün kimliği tespit edilebilir.

Karbon nanotüpler aynen yumuşak bir doku gibi binlerce kez sıkıştırılıp bırakıldıktan sonra bile eski şekillerini koruyabilir. Bu nedenle yapay kas uygulamalarında kullanılabilirler. Bu şekilde üretilen yapay kaslar uzay gibi olağan dışı ve zorlayıcı ortamlarda da kullanılabilir.

Şu ana kadar karbon nanotüplerden üretilen malzemelere bakıldığında bu malzemelerin, gelecekte insanoğlunun pek çok hayalinin gerçekleştirilmesinde de kullanılabileceği kolaylıkla söylenebilir.

 

 

 

 

 

İlgili İçerikler

Teknoloji

Sinemada Rönesans (yeniden doğuş) dönemi olarak adlandırılan 1970’li yıllarda, sinema tarihine damgasını vuran filmler vizyona girdi. Bu dönemdeki teknolojik buluşlar, görsel efekt tasarımı alanında yeni tekniklerin ve yöntemlerin geliştirilmesine imkân sağladı.

Teknoloji

Dünyanın en büyük havacılık festivallerinden biri olan TEKNOFEST’in teknoloji yarışmalarının başvuruları başladı. 23 farklı kategoride düzenlenecek yarışmalar için son başvuru tarihi 28 Şubat.

Teknoloji

Haberleşme sistemleri alanında uluslararası düzeyde üstün nitelikli çalışmaları sebebiyle TÜBİTAK 2019 yılı Bilim Ödülü’ne layık görülen Prof. Dr. Erdal Arıkan ile 5G teknolojisi ve “kutupsal kodlama” ile ilgili bir söyleşi gerçekleştirdik.

Teknoloji

Vermont ve Thuft üniversitelerinde çalışan bir grup araştırmacı kurbağa embriyolarından alınan kök hücreleri kullanarak canlı robotlar üretti. Dr. Sam Kriegman ve arkadaşları tarafından yapılan araştırma ile ilgili makale Proceedings of The National Academy of Sciences (USA)’da yayımlandı.

Teknoloji

16. TÜBİTAK Efficiency Challenge Elektrikli Araç Yarışları başvuruları başladı. Başvurular 2 Mart’a kadar devam edecek ve bu yıldan itibaren challenge.tubitak.gov.tr adresinden çevrimiçi olarak yapılacak.

Teknoloji

Günümüzün en dikkat çekici teknolojik gelişme alanlarından biri otonom sürüş teknolojileri. Bu dönemde geliştirilen otonom araçların öndeki araçla mesafeyi uygun değerde sabit tutmak, bulunulan şeridi takip etmek gibi işlevleri yerine getirmesi bekleniyor. 

Teknoloji

2020’de ismini en çok duyacağımız gökcismi muhtemelen Mars olacak. Mars’ın yüzeyine araç indirmeyi planlayan çeşitli uzay ajansları var. NASA, Mars 2020 aracıyla gezegenin yüzeyinden taş örnekleri toplamayı ve daha sonraları yapılması planlanan başka bir görevle de bu örnekleri Dünya’ya getirmeyi planlıyor.

Teknoloji

Elon Musk ağustos ayında Tesla elektrikli araçların bataryalarının 1,5 milyon kilometreden fazla dayanabileceğini söylemişti. Kanada’daki Dalhousie Üniversitesinde çalışan araştırmacıların geliştirdiği lityum iyon batarya teknolojisi 20 yıldan ya da 1,5 milyon kilometreden fazla sorunsuz çalışabiliyor.

Teknoloji

TÜBİTAK Bilim ve Toplum Daire Başkanlığı tarafından yürütülen 4006-TÜBİTAK Bilim Fuarları Destekleme Programı proje başvuruları başladı. Başvurular 26 Kasım – 30 Aralık 2019 tarihleri arasında devam ediyor.

Teknoloji

Bisiklet sürüyorsunuz ve saati kontrol etmeniz gerekti. Kolunuzdaki saate ya da cep telefonunuza bakmadan saati elinizin üzerine yapıştırdığınız bir çıkartma üzerinden okumak ister miydiniz? Çin’deki Nanjing Üniversitesi ve Lanzhou Teknik Üniversitesinden bilim insanları insan cildine yapışabilen, esnek çıkartma şeklinde bir saat geliştirdi.