Nanoteknoloji ve

Mikrodünyalardaki Yaratılış

Teknoloji ilerledikçe kullandığımız araçların boyutları giderek küçülüyor. İlk bilgisayar bir oda kadar büyüktü. Önce bir çalışma masasının, sonra da dizlerin üstüne konabilecek kadar küçüldü. Şimdi ise cebimizde taşınabilecek büyüklükte olanları bile var. Peki acaba teknolojik ürünlerdeki küçülme süreci ne kadar devam edebilir? Mesela bir tuz tanesinden bile daha küçük motor, ya da toz zerresi kadar bir bilgisayar devresi yapmak mümkün müdür?

Şu anki en hızlı bilgisayardan kat kat daha iyi bir bilgisayarın bir yüzüğün içine sığdırıldığını ve şarj etmeden günlerce kullanabildiğinizi bir düşünün. Şimdilik bu bilgisayarı sadece hayal edebiliriz. Çünkü böyle bir bilgisayarı oluşturacak bileşenleri henüz yapamıyoruz, bilim adamlarının önünde teknik olarak aşılması gereken bir yığın sorun var. Peki ya atom boyutunda makineler yapmaya çalışsaydık?

Herkes atomların gözle görülemeyecek kadar küçük olduğunu bilir. Ama ne kadar küçük? Bunu zihnimizde canlandırabilmek için şöyle bir örnek verebiliriz. Avucunuzun içine 12 gram kömür tozu aldığınızı ve tam 3 milyar insanı da bu tozun içinde atomları saymakla görevlendirmiş olun. Her insan günde sekiz saat çalışsın ve saniyede bir atom saysın. 3 milyar insanın katıldığı bu sayma işlemi tam "20 milyon yıl" sürerdi.

Şu anda yeryüzünde atom boyutunda motorlar, yataklar, pompalar, otomatik kapılar, bilgisayarlar mevcut. Üstelik hepsi de milyonlarca yıldır aksamadan işliyor. Bu olağanüstü makineler canlıları oluşturan hücrelerin içinde görev yapıyorlar. Bu makinelerle ilgili olarak bilimsel bir kaynakta şu ifadeler yer almaktadır:

"... Belli bir plana göre atom üstüne atom koyarak proteinleri ve diğer molekülleri oluşturuyorlar. Döner mil yatakları çok çeşitlidir: birçok ilkel bakteride DNA'yı çevreleyen ve onun üstünde kayan kıskaçlar bulunur. Kendi hücrelerimizde bulunan motorlar, hareket ettirmek için değil, enerji yaratmak için çalışırlar. Hücrelerimizde her molekül çeşidi için özel pompalar var. Bunlar hücreye girmesi gereken iyon, aminoasit, şeker, vitamin vesaireyi seçerek hücre içine yığıyorlar. Hücrelerde ayrıca moleküler bilgisayarlar da var; bunlarsa çevrelerindeki moleküllerin yoğunluğunu okuyup buna göre biçim değiştirerek yapılması gereken görevi hesaplıyorlar." (Goorsell, D. S., "Biomolecules and Nanotechnology", American Scientist, Mayıs-Haziran 2000.)

Bu makinelerin boyutları metrenin milyarda biri ya da başka bir deyişle milimetrenin milyonda biri kadardır. Kusursuz işleyişleri bilim adamlarını hem hayrete sürüklemekte hem de benzeri sistemler yapma konusunda ilham vermektedir.

Teknolojinin, büyüklüğü metrenin 100 milyon ile 1 milyarda biri arasında değişen malzemelerin üretimi, montajı ve kullanımı ile ilgilenen koluna Nanoteknoloji adı verilmektedir. Yüzüğün içine sığdırmayı hayal ettiğimiz bilgisayar bir yana, bir toz zerreciği nanoteknoloji dünyasına sığamayacak kadar dev bir yapıdır.

Nanoteknoloji, atomları tek tek kullanarak, yalnızca çalışabilen değil, iş gören, makrodünyada olmayan niteliklere sahip aygıtların üretilmesini ve kullanılmasını amaçlayan bir alandır.

Kanserli hücreleri arayıp bulan ve içlerine girip özel ilaçlardan oluşan yüklerini boşaltan, onarım yapan yarı mekanik, yarı biyolojik araçlar, yolları, evleri temizleyecek bir nanorobotlar ordusu, nanometre (milyarda bir metre) kalınlığındaki tellerden akan elektronların sağladığı, akıl almaz hızda ve genişlikte iletişim ve hesaplama gücü... Nanoteknolojide bir sınır yoktur, yapılabilecekler uzmanların hayal gücüne kalmıştır.

IBM 1993 yılında 14 nanometre uzunluğunda bir bakır temel üzerine demir atomlarını eliptik bir biçimde dizdi. Bu düzenek 1 ve 0'ları temsil eden atomlar sayesinde bilgi saklayabilme özelliğine sahipti. IBM'in 'kuantum havuz' olarak adlandırılan bu buluşu, bilinen en eski bilgi taşıyıcı nano-yapılardan biri olan nezle virüsünden, çok az daha küçük. Bu virüsün 20 kenarlı, birbirine bağlı proteinlerden oluşan kabuğu, yaklaşık 7000 nükleotid barındıran bir RNA zincirini koruyor. Kısacası virüsler içlerindeki 7000 byte'lık bilgiyi kopyalayarak çoğalan bir nano-makine olarak düşünülebilir. IBM'in buluşu ile nezle virüsü arasında bir arayüz tasarlandığında ortaya çıkacak araç bir silikon atomundan sadece 100 kez daha büyük bir bilgisayar olacak. (Bilim ve Teknik Dergisi, "Nano Dünya", Eylül 2003, s.37.)

İşte burası nanoteknoloji ile canlılığın -daha bilimsel bir deyişle- biyomoleküllerin kesiştiği noktayı oluşturuyor. Kuantum havuz bir mühendislik eseri, nezle virüsü ise biyolojik bir varlıktır. Nanodünyada her ikisi de birer makinedir. Aralarındaki fark birinin metal taban üzerine inşa edilirken diğerinin organik moleküllerden oluşan bir taban üzerine inşa edilmiş olmasıdır. Bu iki nanomakine arasında kurulacak bir köprü, atom boyutlarındaki motor ve anahtar gibi bildik cihazların kendi kendilerini kopyalayabilmelerine imkan verecektir.

Bilim adamları bu olayı 'dünyanın çehresini değiştirebilecek teknolojik bir devrim' olarak nitelendiriyorlar. Çünkü bu sayede çevremizdeki herşey bilgi saklayabilecek bir hale gelecek. Bunun için bilim adamlarının yapacağı tek şey biyodünyadaki kusursuz yaratılış örneklerini daha iyi ve daha yakından tanımak. Bu yüzden bilim çevreleri şimdiden, biyolojik moleküllerden örnek alınarak yapılacak makineler için "biyo-nanomakine" adını kullanmayı tercih ediyorlar. (Goorsell, D. S., "Biomolecules and Nanotechnology", American Scientist, Mayıs-Haziran 2000.)

Biyolojik moleküller, nanoteknoloji araştırmacılarına daha yararlı ve uygulanabilir makineler yapabilmeleri için önemli örnekler sunuyorlar. Ancak yine de onların bizim yaptığımız tasarımlardan farklı olduklarını unutmamak gerekiyor. D. S Goorsell, American Scientist dergisinde yazdığı bir makalede bu farklılığı şöyle dile getiriyor:

"Biyomoleküler yapının oluşmasında rol oynayan kuvvetler, gözümüzle gördüğümüz dış dünyadaki benzer kuvvetlerden farklıdır; bu nedenle protein otomontajını dış dünyadakine benzetmek istersek yanılgıya düşeriz. Dış dünyada mühendislik, büyük ölçüde kütle çekiminin katı cisimler üzerindeki etkisine bağlıdır. Betonun ve çeliğin kuvveti ve teflon ve lâstiğin farklı sürtünme özellikleri bununla ilgilidir. Molekül dünyasındaysa, bu gibi özellikler moleküller arası ya da molekül içi atom hareketleri üzerinde ısının etkisine bağlıdır (termal etki). Moleküllerde ortamın sıcaklığıyla orantılı bir kinetik enerji vardır; bu enerji moleküllere kayma, fır dönme ve titreşim hareketleri yaptırmak ister." (Goorsell, D. S., "Biomolecules and Nanotechnology", American Scientist, Mayıs-Haziran 2000.)

Ne var ki, biyomoleküler makineler ile bizim tasarımlarımızı farklı kılan temel neden bu değildir. Tasarladığımız cansız makinelerden biri çalışmazsa, onu bir kenara bırakıp yeni bir tasarım yapabiliriz. Canlı hücrelerde ise böyle bir şey asla söz konusu değildir. Canlı hücrelerini kusursuz örnek olabilecek hale getiren de bu özellikleridir.

Nanoteknolojiyi uygulanabilir kılan şey, atomların yapısı ve aralarındaki mükemmel organizasyon özelliğidir. Onları taklit edebilelim ya da edemeyelim hayatın kendisi hatta evrenin tamamı atomdaki üstün tasarımın bir sonucudur. Bu nedenle nanoteknoloji mühendislerinin biyomoleküllerden sonra bilmesi gereken ikinci bir husus da atomların yapısı ve davranış biçimleridir:

"Örneğin, külçe altın oda sıcaklığında tepkimeye girmezken, 3-5 nanometre boyutlarındaki altın parçacıkları, pek çok tepkimeyi tetikleyebiliyor. Nanoaltınların bu özelliğini keşfeden bir Japon firması, bunlardan tuvaletlerde kullanılmak üzere "koku yiyiciler" geliştirmiş. Malzemelerin nanoölçeklerde kazandıkları değişik özellikler, bunlara giderek artan bir endüstriyel değer kazandırıyor. Bazı şirketler, sıradan plastiğin üzerine nanoölçekli çubuklar yerleştirerek malzemenin gücünü ve darbeye direncini güçlendirmeye çalışıyorlar. Askeri laboratuvarlar, anthrax gibi biyolojik silahları belirleyen nanoölçekli sondalar geliştiriyorlar. Ve bir-iki nanometre çapında, kamış biçimli moleküller olan karbon nanotüpler, biçimlerine bağlı olarak elektriği metal ya da yarı iletken özellikte taşıyabiliyorlar ve daha şimdiden transistör ve diyot gibi elektrik malzemelerinde yaygın kullanım kazanmış bulunuyorlar." (Service, R. F., "Atom-Scale Research Gets Real", Science, 24 Kasım 2000.)

Bütün kimyasal tepkimeler ve bu tepkimelerin doğurduğu tüm sonuçlar atomdaki bu tasarımın belirlediği kriterler çerçevesinde gerçekleşir. Mesela siz bu satırları okurken beyninizde pek çok kimyasal işlem oluyor ve bu işlemlerdeki atomlar üstün bir tasarıma sahip olduğu için herşey yolunda gidiyor ve siz bu satırları görüp, okuyor ve içindekileri anlayabiliyorsunuz. İşin dikkat çekici olan yönü görmenizi sağlayan kimyasal tepkimeler olmasına rağmen sizin bu tepkimeleri asla görememeniz. Ancak elbette ki görülebilen bazı tepkimeler de vardır: Bir bardak demli çaya bir dilim limon koyduğunuzda çayın rengi açılır. Kibriti çaktığınızda bir tahta parçası alev alev yanar ve kömüre dönüşür. Bunların tümü birer kimyasal tepkimedir. Soğuk günlerde ısınmamızı sağlayan da tonlarca ağırlıktaki roketlerin uzayda ilerlemesini sağlayan da atomlardaki tasarımdır.

Acaba şimdikinden farklı yapıdaki atomlardan oluşmuş bir evren nasıl olurdu? Kitapları çevrilen Rus bilim yazarları L. Vlasov & D. Trifonov'un Türkçeye "107 Kimya Öyküsü" adıyla çevrilen kitaplarında böyle bir evreni şöyle anlatırlar:

"Oksijenle hidrojen her karıştırıldığında hemen su buharı oluşsun. Bir demir plaka havayla temas ettiğinde üzeri hemen kırmızımsı kahverengi pasla kaplansın ve birkaç dakika sonra, katı parlak metal yumuşak bir toza, demir okside dönüşsün.

Dünyadaki tüm kimyasal tepkimeler bir nefeslik sürede gerçekleşsin. Taşıdıkları enerjiden bağımsız olarak tüm moleküller birbirleriyle tepkimeye girsinler. İki molekül arasındaki her çarpışma onların kimyasal birleşmesi ile son bulsun.

Bu durumda tüm metaller yeryüzünden yok olurlardı, çünkü oksitlenirlerdi. Canlı hücreleri oluşturanlar da dahil, tüm karmaşık organik maddeler basit ama daha kararlı bileşiklere dönüşürlerdi.

Tuhaf bir dünya olurdu. Yaşamsız bir dünya, kimyasız bir dünya, kimyasal tepkimelere girmek için hiçbir eğilim duymayan çok kararlı maddelerin düşsel dünyası.

Neyse ki, böyle bir karabasan bizi korkutmuyor. Bu tür evrensel bir 'kimyasal felaketin' yolunu kesen büyülü bir engel vardır." (107 Kimya Öyküsü, L. Vlasov & D. Trifonov, Tübitak Yayınları, 16. Basım, Ankara, Haziran 2001, s.93.)

Evrenin her yerinde tek bir atomu dahi başıboş bırakmayan bir akıl ve irade sahibinin müdahalesi görülür. Bu şekilde yukarıda örneklendirdiğimiz türden bir tasarım eksikliğinin oluşmasını ve bunun felaket ile sonuçlanmasını engelleyen tek bir güç vardır, o da gücün ve kudretin tümünü Kendisi'nde barındıran Allah'tır. Allah dilediği anda dilediği yerde kudretini tecelli ettirmektedir. En küçük atomundan uçsuz bucaksız galaksilere kadar tüm evren Allah'ın dilemesi ve her an ayakta tutması ile varlığını sürdürmektedir.

"O Allah ki, Yaratan'dır, (en güzel bir biçimde) kusursuzca var edendir, 'şekil ve suret' verendir. En güzel isimler O'nundur. Göklerde ve yerde olanların tümü O'nu tesbih etmektedir. O, Aziz, Hakim'dir." (Haşr Suresi, 24)

ABD'de dünyanın saygın üniversitelerinden MIT'de moleküler biyoloji ve Kuantum fiziği doktorası yapmış olan bilim adamı Prof. Gerald Schroeder, evrene hakim olan kusursuz düzenliliğin Bir olan Allah'ın eseri olduğunu şu cümlelerle açıklıyor:

"Ebedi ve ezeli olan Bir'dir dendiğinde bunun ardından iki, üç ve dördün geldiği "bir" sanmayın. Burada bundan çok daha derinlikli bir şeyden bahsedilmektedir. Burada bahsi geçen birlik, fiziksel olan tarafından idrak edilen sonsuz metafiziksel gerçekliktir, tamamen kapsayıcı ve evrensel olan birliktir.

Herşey, istisnasız herşey, sonsuz bir birliğin, fizik ötesi aynı anda her yerde mevcut olan birliğin tezahürüdür. Bu birliğe dokunduğunuz zaman, sizin ve tüm yaradılışın içinde yer aldığı mucizeyi idrak ve tecrübe edersiniz. Bu vecd hali tüm varlığınıza yayıldığında bilinç düzeyiniz bireysel farkındalık boyutundan uzaklaşır ve sınırlı fiziksel gerçeklikle evrensel metafiziksel gerçeklik arasındaki uçurumu yok eder." (Tanrı'nın Saklı Yüzü, Gerçekle Buluşan Bilim, Gerald L. Schroeder, Gelenek Yayıncılık, İstanbul, Nisan 2003, s. 23.)

"De ki: O Allah, Bir'dir. Allah, Samed'dir (herşey O'na muhtaçtır, Daim'dir, hiçbir şeye ihtiyacı olmayandır). O, doğurmamıştır ve doğrulmamıştır. Ve hiçbir şey O'nun dengi değildir." (İhlas Suresi, 1-4)