İyi günler arkadaşlar. Şu an Bilkent’te 4. Nanoteknoloji Günü‘ndeyim. Etkinliğe katılamayanlar için konuşmalardan notlarımı canlı olarak aktaracağım. Bu sayfayı düzenli olarak yenilemenizi tavsiye ediyorum. Sorularınız için nanoturkiye@gmail.com

Son durum: Öğleden sonraki oturumlar devam ediyor. Yeni bir yazı başlattım. Ulaşmak için tıklayınız.

Uyarı: Bu yazıdaki bilgileri bir çalışmada kullanmak için ilgili konuşmacı ile iletişime geçmenizi tavsiye ediyorum. Canlı blog olduğu için duyduklarımı buraya yanlış/eksik aktarabilirim.

Prof. Dr. Ekmel Özbay açılış konuşması yaptı. Son 5 dakikasına yetiştim. Aldığım notlar:

Nanoteknoloji yeni mi? Hayır yıllardır gelişen farklı bilim dallarının bir çatı altında  toplanması. İnternet de aşama aşama gelişmişti.
Kendinizi iyi yetiştirin, nanoteknoloji ile ilgilenen diğer arkadaşlarınızda bir konuda uzmanlaşmaya çalışın.
Türkiye parlayan bir yıldız haline geldi, parlatmaya birlikte devam edelim.

Prof. Dr. Raşit Turan – ODTÜ

Konuşma başlığı “Nanoteknoloji ve Güneş Enerjisi”
Son 10 yılda Türkiye olarak iyi atılım yaptık bilim alanında.
Özellikle Ankara’daki bilim merkezlerindeki teknik donanım Avrupa’daki birçok bilim merkezinin üstünde.
Türkiye olarak altyapı kurduk, şu anki sorun insan potansiyeli az
Yurtdışına gitmeyip, burada çalışma yapın (burslar, imkanlar çok iyi)

Enerji çok önemli, önümüzdeki dönemde en sıcak konulardan olmaya aday.
Türkiye’deki probleminin çok fazla meselesi var.

Enerji kullanımı Dünya çapında artıyor. Gelişmekte olan ülkeler yakın bir gelecekte şu anda gelişmiş olan ülkeler kadar enerji kullanacak. Enerjinin çoğu fosil yakıtlardan elde ediliyor bu da atmosferi olumsuz yönde etkiliyor.

Çözüm – yenilenebilir enerji, Güneş’ten Dünya’ya dünyanın enerji ihtiyacından çok daha fazlası ulaşıyor.

Güneş enerjisini kullanmak için alana ihtiyaç var. Şu anki teknoloji ile dünyanın çok az bir bölümünü güneş panelleri ile kaplasak enerji ihtiyacı karşılanıyor.

Yenilenebilir Enerji yasası çıktı, Almanya kadar teşvik etmese de Güneş enerjisini teşvik ediyor.

Fotovoltaik güneş pillerinin çalışma prensiplerini anlattı.

Güneş pilleri çalışma prensiplerine göre farklı nesillere ayrılmış. En fazla kullanılan ikinci nesil güneş pilleri. İkinci nesil güneş pilleri cam üzerinde yapılıyor, yarı saydam yapılabiliyor. Bu yüzden çok ilgi görüyor. Bu tip fotovoltaik güneş pilleri GÜNAM‘da üretilebiliyor.

Silisyumla elde edilebilecek enerji verimliliği teorik olarak hesaplanabiliyor.  Acaba nanoteknoloji ile daha verimli güneş pilleri üretebilir miyiz?

Enerji verimliliğinin artması ile fiyat artması çok fazla. %42 verimli olan güneş pili %12 verimli olanlardan 1000 kat daha pahalı. Şu anda %12′lik güneş pilleri yaygın. Uzun vadede hangi teknolojinin öleceğini tahmin etmek zor.

Silikon plaka üzerini gümüş nanoparçacıklar ile kaplayıp, farklı şartlardaki performanslarını analiz etmişler.

Nanotelleri nasıl kullanabiliriz fotovoltaik güneş pillerinde?

Silikon plakasına gümüş nanoparçacıkla kapladıktan sonra güneş ile gümüş nanoparçacıkların aşağıya doğru gitmesini sağlıyorsunuz. Böylece fırça gibi bir yapı oluşuyor. Yani silikon yüzeyi nanotellere dönüştürüyorsunuz.

Peki bu ne işe yarıyor? Işık bu nanotel ormanı diyebileceğimiz yapı içerisinde hapsoluyor. Işık güneş pilinde ne kadar çok zaman geçirirse verimlilik o kadar yüksek. GÜNAM’da bu yöntemle çalışan bir güneş pili ürerilmiş. Verimliliği %10. Daha optimize edilmemiş, şu an optimize etme üzerine çalışıyorlar.

Raşit Turan İtalyan arkadaşı Lorenzo Pavesi ile birlikte Silicon Nanocrystals başlıklı bir kitap yayınlamış.

ODTÜ 1980′lerden beri güneş enerjisi üzerine çalışıyor. Alan yetersiz geldiği için 2007′de yeni bir araştırma merkezi kurmak istemişler. DPT’ye başvurmuşlar destek için. İlk başta oradaki yetkililer “Böyle araştırma merkezi mi olur?” demişler. Sanki sadece nanoteknoloji merkezi olabilirmiş gibi. Bir sene uğraşmışlar ve sonunda ikna etmişler. Ocak 2009′dan beri destekler başladı.

Amaç: Güneş enerjisi alanında öncü bir kuruluş olması, bu teknolojinin yurtdışından ithal edilmemesini sağlama, insan yetiştirme.

Merkezi ziyaret edebilirsiniz, çalışma yapmak için lütfen başvurun. Birçok farklı alandan öğrenci var.

Ürüne dönüştürmek çok önemli. Devlet çok büyük paralar veriyor, omzumuzda yük büyük. İlk hedef 3 yıl içerisinde yerli kaynaklarla güneş paneli üretmekti. Şu anda mevcut teknolojinin transferi ile güneş pilleri üretildi. Tabi transferden ziyade yeni teknolojiler üretmeliyiz, ama öncelikle mevcfbiut teknolojiyi üretebiliyor olmak lazımdı. Bu hedefe ulaştık.

Prof. Dr. Engin Umut Akkaya – Bilkent/UNAM

Konuşmanın başlığı “Nanoteknoloji ve Kimya”

Bu yıl Uluslararası Kimya yılı imiş.

Kimya bize çok yararlı oldu. Antibiyotikler mesela. İkinci Dünya Savaşı döneminde bulundu antibiyotik. Açıkçası yeni bir buluş. Kimya hayat standardımızı yükseltti.

Peki nanoteknoloji ve kimya arasındaki ilişki ne? Bugün çok yaygın değilse de, uzun süreçte kimyanın nanoteknolojiye katkısı çok büyük olacak.

Nanoteknolojiden bilim kurgu denebilecek şeyler bekleniyor. Bunların bazıları gerçek olacak. Zaten bir bilimden beklenti bilim kurgu düzeyinde değilse o beklenti sığdır. Şu anda birçok uygulama 50 yıl öncesi için bilim kurgu idi.

Neler üzerine çalışıyoruz?

- Otonom Moleküler Kontrol Sistemleri

- Fotodinamik tedavi (kanser tedavi yöntemi, çok yaygın değil, yaygınlaşması için çalışıyoruz)

- Moleküler algılayıcı ve anahtarlar

- Moleküler Mantık İşlemcileri

- Kendiliğinden Bir Araya Gelen Sistemler

- Işık Hasatı Sistemleri

Bu kadar farklı gibi gözüken bilim alanını bir araya getirdik ve fotodinamik tedavi uygulamasında kullandık.

Fotodinamik tedavi ne ondan bahsetmek lazım önce. Türkiye’de yok.

Üç şey lazım: fotoduyarlaştırıcı, oksijen, ışık.

Fotodinamik tedavide kullanılan ajanlar zararlı olmak zorunda değil. Kemoterapide zararlı olması gerekiyor. Çünkü sadece zararlı hücreleri öldürmek çok zor. Sağlıklı hücreler de ölüyor kemoterapide.

Hastaya damardan boyayı verdik, karanlık bir odada 24-48 saat bekliyoruz. Bu süre sonunda bu madde vücuttan atılıyor çoğunlukla idrar ile. Ama tümörlerde kalıyor. Kırmızı dalga boyutlu bir ışık gönderiliyor tümörlere (lazer, LED olabilir), tümördeki bu ışığa duyarlı madde uyarılıyor, o da oksijeni uyarıyor. Bu uyarılmış oksijen etrafındaki hücreleri öldürüyor. Neden kırmızı dalga? Vücuttan kolayca geçebilmesi için bu dalga boyu kullanılıyor.

Fotodinamik tedavi için tümörlerin çok büyük olmaması gerekiyor (içinden ışık geçemiyor), ve tümörlerin deriye yakın ve iç organların dış yüzeyinde olması gerekiyor.

Bir molekülde birçok özelliği birleştirmek istiyoruz tedavi için. Mesela, molekül tümörle birleşmesi lazım sadece. Bunu nasıl yapabiliriz? Tümörlü hücre ile sağlıklı hücre aslında birbirinden farklı. Tümörlü hücrenin pH’ı daha düşük, sodyum konsantrasyonu da. Burada da VE mantık kapısı kullanmışlar. VE mantık kapısı ne zaman doğru sonuç verir, bileşenlerinin hepsi doğru ise. Burada da tümörde neler farklı ise o özelliklere (pH, sodyum konsantrasynu vs.) duyarlı moleküllerini VE mantık kapısı şeklinde birleştirirseniz çok güzel bir ilaç elde ediyorsunuz. Neden VE? Çünkü bu farklı özelliklerin hepsinin gözlemlenmesi durumunda (hem pH, hem sodyum konsantrasyonu vs.) ortamda tümör var diyorsunuz. İlaç neden güzel? Bu madde vücutta dolaşacak ve tümör bulduğu an, ilaç aktive olacak.

Bu tip moleküler mantık kapılarının sıkıntısı ne? Birden fazla mantık kapısını nasıl birleştireceksiniz?

Diğer bir sıkıntı, sağlıklı hücre ve tümör arasında aşırı bir farklılık yok. Tümörlü bölgede pH 6.2 iken, sağlıklı hücrenin pH’ı 7.2.

Fotodinamik tedavinin eksiği fazla derindeki tümörlere ulaşamamasıdır demiştik. Bunu nasıl çözebiliriz? Madde kendi ışığını yanında taşırsa o zaman istediğimiz derinlikte tümörde etkili olabiliriz. Bu prensipte mümkün mü? Mümkün kemolüminisans (kimyasal yolla ışık oluşturma) kullanabiliriz. Şu an ışık kaynağına gerek yok, ürettiğimiz malzeme tümörde ışığı oluşturuyor.

Nanoteknolojiden gerçekten beklediğimiz şeyler daha etkili güneş pilleri ya da daha etkili güneş kremleri değil. Nanoteknoloji ile olaylara çok daha farklı bir açıdan bakmamız lazım. Yeni yapılar ve yani malzemeler. Mesela moleküler mantık, moleküler makine vs.

04 Nisan 2011 güncelleme: Yazım hataları düzeltildi.

Bugün Sanayi Bakanlığı’nın sitesinde 2011-2014 Türkiye Sanayi Strateji Belgesi (AB üyeliğinde doğru) başlıklı bir belge yayınlnadı. PDF formatında şuradan ulaşabilirsiniz. Türkiye’nin uzun dönemli sanayi vizyonu şu şekilde tanımlanmış: “Orta ve yüksek teknolojili ürünlerde Avrasya’nın üretim üssü olmak.“

Nanoteknoloji iki yerde geçiyor:

1 – Firmaların Teknolojik gelişimi altbaşlığında politikalar maddesi:

Sanayi stratejisinin odağında, firmaların tümünün teknolojik gelişmişlik düzeyini arttırmaya yönelik politikalara ağırlık verilecektir. Firmaların, mevcut teknolojileri etkili bir şekilde kullanmaları; ürün, süreç ve organizasyonel yenilikçilikleri başarılı bir biçimde gerçekleştirmeleri ve kendilerini küresel piyasalardaki rakiplerinden ayrıştırabilen firmaların sayısının ve etkinliğinin arttırılması yönünde politikalar uygulanacaktır. Buna ek olarak, bilgi yoğun sanayilerin geliştirilmesi, biyoteknoloji ve nanoteknoloji gibi alanlara yatırım yapılması da politika öncelikleri arasındadır. (İtalikliği ben ekledim)

2 -  Yukarıdaki amaca yönelik eylem planında ise şöyle deniyor:

Sorumlu kuruluş: Sanayi ve Ticaret Bakanlığı

İşbirliği yapılacak kuruluşlar: TÜBİTAK, TİKA, Ulusal Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Enstitüsü (UNAM), Üniversiteler, Özel Sektör

Performans Göstergesi: Gelişmekte olan ülkelerden ve Türkiye’de yerleşik kurum, kuruluş ve üniversitelerden yılda 40 kişinin eğitilmesi

Süre: 2011 – 2014

Yapılacak işlem ve açıklama: Bakanlığımız, Ulusal Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Enstitüsü (UNAM) ve Türk İşbirliği ve Kalkınma İdaresi Başkanlığı (TİKA) işbirliğinde düzenlenecek “Nanoteknolojide Temizoda Kullanımı Konulu Eğitim Programı” projesi ile gelişmekte olan ülkeler ve ülkemiz katılımcılarının temizoda teknolojileri, nano-cihaz proses tasarımı ve optimizasyonu ve nanoteknolojide son gelişmeler konularında eğitilmesi ve uzman yetiştirilmesi amaçlanmaktadır. Bazı ülkelerin; sosyoekonomik ve endüstriyel gelişmişlik seviyesinin yükselmesi, UNAM ve ülkemiz ile ortak uygulamaya yönelik projeler geliştirmesi, Ülkemiz ile katılımcıların ülkeleri arasında teknik işbirliği imkânları yaratılması ve geliştirilmesi, Ülkemizin özellikle teknoparklar ile büyük sanayi kuruluşlarının Ar-Ge personelinin eğitim ihtiyaçlarının karşılanması hedeflenmektedir.

Bir performans göstergesinin olması güzel. Sanayi bakanlığının önümüzdeki üç yıl için nanoteknoloji stratejisi yılda 40 kişiyi eğitmek. Sayısal bir hedef var çok güzel. Fakat araştırma yapma ve bilgiyi ürüne dönüştürme ile ilgili strateji belirlenmemesi kötü olmuş. ABD, Rusya ve diğer ülkelerin nanoteknoloji stratejisinde üç ana başlık var: araştırma, ürüne dönüştürme, eğitim.

Bu arada söz konusu “Nanoteknolojide Temizoda Kullanımı Konulu Eğitim Programı” geçen sene yapıldı. İnternet sitesine şuradan ulaşabilirsiniz.

07 Ağustos 2011 ekleme: SETAV Sanayi strateji belgesi üzerine bir değerlendirme yayınlamış. Ulaşmak için tıklayın.

Thomson Reuters 2008′den beri yayınlanan makalelerin hangi kurum tarafından desteklediği bilgisini de tutmaya başlamış. Nature dergisi 2008-2009 yayınlanan nanoteknoloji konulu makalelerin %67′sinde (61.300 tane) bu bilgiye ulaşıp bir sıralama yapmış.

• Çin Ulusal Temel Bilim Kurumu – 10200 makale
• ABD Ulusal Bilim Kurumu (NSF) – 6700 makale
• Çin Bilim ve Teknoloji Bakanlığı – 4700 makale
• Avrupa Birliği (Ar-Ge programları) – 3500 makale
• ABD Sağlık ve İnsan Servisleri (Ulusal Sağlık Enstitüsü dahil) – 3100 makale
• Çin Eğitim Bakanlığı – 3100 makale
• ABD Enerji Bakanlığı – 3000 makale
• ABD Savunma Bakanlığı – 2600 makale
• Almanya Araştırma Kurumu – 2600 makale
• Japonya Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı – 2400 makale

Çin daha fazla makale yayınlamasına rağmen, ABD ve AB kadar kaliteli yayın yapmadığı anlaşılmış. İsrail, Hollanda ve İsviçre kaliteli nanoteknoloji araştırması yapan küçük ülkelerden.

Makaleden bir ilginç ayrıntı da şu. Ağustos 2008 – Temmuz 2009 arası en az 250 tane nanoteknoloji projesini destekleyen ülkelerin diğer ülkelerle yaptığı işbirliği gösteren bir grafik var. Grafiğe göre kendi kaynakları ile nanoteknoloji araştırması yapan ülkeler: Arjantin, Çek Cumhuriyeti, İran ve Türkiye.

Kaynak: 1

ABD, üç senede bir genel bir nanoteknoloji politikası belirliyor. İlki Aralık 2004′te, ikincisi Aralık 2007′de yayınlandı. Bu Aralık’ta bir rapor daha yayınlanacak. Ulusal Nanoteknoloji Girişimi (NNI) önümüzdeki ay yayınlanacak raporun taslak halini sitesinde yayınladı. 30 Kasım’a kadar herkes strateji ile ilgili düşündüklerini bir sayfayı (4000 karakter) aşmayacak şekilde, NNI’nin özel hazırladığı siteye üye olarak yetkililerle paylaşabiliyor. (Sitenin adresi)

Şimdilik durum çok iyi değil gibi. 17 günde strateji ile ilgili sadece dokuz yorum yapılmış.

Peki bu strateji neyi belirliyor?

Nanoteknoloji planı 25 devlet kurumunun nanoteknoloji ile ilgili çalışmalarının çerçevesini çiziyor. ABD 2011  mali yılında nanoteknolojiye 1.76 milyar $ harcayacak, böylece 2001 mali yılından bugüne kadar nanoteknolojiye toplam 14 milyar $ aktarılmış olacak. Türkiye yılda 2010′da nanoteknolojiye 10 milyon $ ayırdı.

NNI’nin 2001′de kurulduğundan beri dört hedefi var.  Son raporda bu dört hedef için önümüzdeki üç yılda neler yapmayı planladığına bir göz atalım:

1. Dünya lideri nanoteknoloji araştırma ve geliştirme ortamına sahip olma

• Tekli, çoklu, disiplinlerarası, amaca yönelik araştırmaları desteklemeye devam
• En az üç devlet kurumu tarafından desteklenen en az beş tane disiplinlerlarası araştırma merkezi kurma [Genel stratejiler belirleme yerine, ölçülebilir hedef koymak çok önemli. Türkiye'nin bilim politikalarının en büyük sıkıntılarından birisi böyle hedefler koymaması. Aslında hiç zor değil.]
• ABD’nin nanoteknoloji performansını belirlemek için ölçüm kriterleri geliştirme [Bu tasarlanan ölçüm kriterleri büyük ihtimalle birkaç yıl sonra başka ülkelerdeki uzmanlar tarafından kendi ülkelerini notlandırmak için kullanılacak. Çünkü yeniden bir ölçüm kriteri tasarlamak vakit isteyen bir şey. Bir ülkenin ölçüm kriteri başka bir ülkeye ne kadar uyumlu olur acaba?]

2. Kamu yararı için yeni teknolojileri ürüne dönüştürmeyi teşvik etme

• Mart ayındaki PCAST tavsiyesine uygun olarak önümüzdeki beş yılda nanoüretime yönelik araştırmalara desteğin iki katına çıkarılması
• Önümüzdeki beş yılda en az beş tane devlet-özel sektör ortaklığı kurulması [Yine sayısal bir hedef]
• Ticarileştirmenin önündeki engellerin kaldırılması
• ABD’deki sanayicilerle ortak çalışarak yol planlarının hazırlanması
• Araç (mikroskop vs.) kullanımının kolaylaştırılması
• Uluslararası platformlarda nanoteknolojinin güvenli ve sağlıklı geliştirilmesi için daha aktif yer alma
• Bu hedef için gerekli bilgilere ulaşımın kolaylaştırılması

3. Nanoteknoloji için eğitim kaynaklarının, yetenekli işgücünün ve altyapının sağlanması

• Nanoteknoloji alanında yetenekli işgücü için eğitim programlarının geliştirilmesi
• Halkı bu konularda gayri resmi toplantılarla bilgilendirmek

4. Nanoteknolojinin sorumluluk bilinci ile geliştirilmesi

• Nanomalzemelerin sağlığa ve çevreye olan etkisini ölçme yöntemlerinin geliştirilmesi
• Risk değerlendirmesi modellerinin geliştirilmesi
• Bu konularla ilgili bilgilerin toplumun her katmanı ile paylaşılması ve görüşünün alınması

Raporun son hali Aralık ayında yayınlandıktan sonra bir daha değerlendirme yapacağım.

Kaynak: 1

Temmuz 2010′da ABD’de başkanlığa bağlı National Science and Technology Council (Ulusal Bilim ve Teknoloji Kurulu – NSTC) “Sürdürülebilir Nanoüretim” alanındaki stratejisinin son halini yayınladı. Rapor 6 sayfa (PDF), hızlıca okunabilir. Fakat İngilizce bilmeyenler için bu kısa belgenin Türkçe özetini burada paylaşmanın faydalı olacağını düşünüyorum.

ABD 10 yıldır aktif bir şekilde nanoteknolojiye yatırım yapıyor ve bu konuda şu an için dünyada lider. Mart ayında President’s Council of Advisors on Science and Technology (Başkan’ın Bilim ve Teknoloji Danışmanları Kurulu – PCAST ) ABD’nin stratejisini değerlendirmiş ve tavsiyelerde bulunmuştu.

Tavsiyelerden birincisi şu idi:

Ticarileştirme: 10 yıl boyunca teorik araştırma yapılacak altyapı hazırlandı, araştırmacı yetiştirildi. Şimdi ürüne dönüştürme zamanı.

Raporda verilen bir nasihat de şu idi:

Nanoüretime desteği %100 artırmak lazım. Ürün çıkarma aşamasında nanoüretim yöntemlerine vâkıf olmamız, faydalı olacaktır.

İşte bu iki fikrin ışığı altında “Sürdürülebilir Nanoüretim” stratejisi hazırlandı. 2011 yılında bu  alana 23 milyon$ harcanacak. Raporda iki tane basit ana hedef var:

1) Ölçeklenebilir ve sürdürülebilir nanomalzemeler, bileşenler, aygıtlar ve süreçlerin tasarımı

2) Nanoüretim ölçüm teknolojileri

1. ana hedefe ulaşmak için koyulan ara hedefler:

• 2 yıl içinde sanayi/akademi/devlet konsorsiyumun oluşturulması
• 4 yıl içinde ölçeklenebilir, sürdürülebilir, verimli ve güvenli malzeme sistemlerinin ve süreçlerinin gösterilmesi
• 8 yıl içinde sanayi ortakları ile üretim için uygun bu tip malzeme ve süreçlerin belirlenmesi. Daha sonra ABD’deki üreticilere bu teknolojinin transferi ve/veya ABD’deki üreticiler tarafından bu teknolojinin kabul edilmesi. (Buraya dikkat, üretimin ABD’de yapılması isteniyor)

2. ana hedefe ulaşmak için koyulan ara hedefler:

• 2 yıl içinde sanayi/akademi/devlet/konsorsiyumun oluşturulması
• 4 yıl içinde hızlı, dayanıklı, standartlaştırılmış/takip edilebilir ve eşzamanlı çalışan ölçme sistemlerinin gösterilmesi (Nanoboyutta ürettiğimiz malzemeleri ölçemezsek, seri üretim de yapamayız.)
• 8 yıl içinde sanayi ortakları ile bu ölçüm teknolojilerinin geliştirilmesi ve denenmesi

Gördüğümüz gibi nanoteknolojinin hayatımıza girmesi için yaklaşık 8 yıl kaldı. Mart ayında şöyle yazmışım:

Bu ana kadar gelişmeler hep teorik alanda olunca, Türkiye’nin ne kadar geri olduğu pek göze çarpmıyordu. Fakat böyle devam edersek, bundan beş yıl sonra treni ne kadar kaçırdığımızı herkes anlayacak.

Hatırlatayım, bizim nanoteknoloji stratejimiz sadece bir kere yazıldı, 2004 yılında. Arada geçen altı yılda strateji yenilendi, ne değerlendirildi. Ve gelecek yıl için de yeni bir şey yapmayı planlamıyoruz. Tren kaaaçt….