Akıllı elementlerin ötesinde ne var?
Her geçen gün bilim yeni elementler geliştiriyor ve Periyodik Tablo´nın sakladığı sırları araştırıyor. Cornell Disalvo´ya göre bu zorunludur; "Bu iş, Tanrı tarafından verilen bir bilmecedir. Ve bilimin sahip olduğu en heyecan verici beyin bulmacasıdır." Bilgisayar destekli yeni düşünceler, biraz şans ve tahmin yeteneği elementler araştırmacılarının ve mühendislerinin elinde mucizeler yaratabilir. Hatalarını kendi kendine düzelten silahlar? Zeki köprüler? Düşünen bilgisayarlar ve kazaları öngören metaller? Yeni elementler, rüyalarımızı gerçeğe dönüştürebilirler.
Lisedeki kimya öğrencilerinin büyük bir çoğunluğunun felaketi olan kimyasal elementler tablosu yani Periyodik Tablo, bilimin sıkıcılığının ve zorluğunun simgesi olarak anlaşılmaz bir hiyeroglif şeklinde görünür. Fakat fizikçiler için Periyodik Tablo dünyadaki tüm elementlerin kimyasal kodlarını deşifre eden bir sözlüktür yani Champillion´un hiyeroglifleri deşifre ettiği Rosetta Taşı´nı simgeler. New York, Ithaca, Cornell Üniversitesi´nden fizikçi Francis DiSalvo;"Daha önce, şimdi mevcut olan ya da olacak olan tüm elementler Periyodik Tablo´da bulunmaktadır" demektedir. Her geçen yıl DiSalvo ve meslekdaşları, yeni ve değeri gittikçe artan elementlerin toplandığı Tablo aracılığı ile kimyasal elementleri incelemede ve kullanmada ustalaştılar. Maden alaşımları kendilerini onarırlar ve maddeler kas, kemik, kabuk gibi organik dokular üzerindeki suni değişimler yaratabilirler ve çevrelerine karşılık verirler. Bazı elementler kendi doğası ile rekabete girerler ve gelişime açıktırlar. Bazıları kullanımdadır ama bazıları halen denenen bu fütüristik yeni, daha güçlü ve daha dayanıklı elementler gelecekte varolacaktır ve çevreyi atalarından daha az kirletecektir. Ve bu maddeler yani elementler, taşın, bronzun ve demirin kendi çağlarını ifade ettiği gibi yaklaşan ve içinde bulunduğumuz çağı ifade ederler. Madde Çağı modern zamanlar için iyi bir lakaptır.
Element icat edenler
New Jersey, Yeni Teknoloji Doğal Bilimler Araştırma Bölümün´den kimyager Robert Laudise 20 yıl evvel yeni elementlerin Tanrı ya da iyi bir raslantı nedeniyle ortaya çıktığını söylüyordu. Fakat şimdiki bilimadamları yaratıcılık dışında kalan raslantılara pek kulak asmıyorlar veya en azından raslantıyı, atomlar, moleküller, kristaller ve hatta yaşayan dokuların arkasındaki yapısal karışık elementlerin geliştirilmesiyle elde ediyorlar. Northwestern Üniversitesi´nden Greg Olson mühendislerin elementlerin varlığı ile fazla sınırlı olmayacaklarını belirtiyor ve; "onlar sahip oldukları elementlere göre herşeyi icat edecek güçteler" diyor. Yeni elementler bulmak, yeni bir buluş türü örneğidir. Raslantılara dayalı körü körüne araştırma yapan bilimadamları çağı, bugün için etkili ve mantıklı yaklaşımlardan çok uzaktadır. Araştırmacılar metalurji aracılığı ile yeni elementleri sistematik olarak icat ederler ve farklı kimyasal bileşimleri göstermek için imkan bulurlar. Yeni elementleri uygulama imkanları ve potansiyel değerlerini belirleyen bilgisayar çıktıları, aday elementlerin gerçekliklerine karar vermede araştırmacılara yardım eder.
Greg Olson´un tutku dolu ünlü projesi "Yok Edici 3" adıyla tanınır; "Terminator 2" filminde yer alan hayali metalden esinlenilen gösterişli madensel alaşım, biyolojik maddeleri taklit edecektir. Filmdeki cani robot, insan dahil her şekle girebilen bir metalden yapılmıştır. Parçalara ayrıldıktan sonra bile kendini birleştirir. Hayal edildiği kadar esnek ve güçlü, gerçek bir metal yaratmak için Olson ve ekibi metalin parçalara ayrılmadan önce kırık kemikleri tamir eden ve aynı yöntemle darbelerin oluşturduğu hasarı onarmak için kendini tekrar yenileyebilen mikroskopik bir anatomiye sahip maden alaşımlarının peşindeler. Gerçekte bu araştırma için en uygun örneklerden birisi deniz kabuklarıdır. Kabuklu deniz hayvanları, mikroskopik taş tahta benzeri, kabuklar şeklinde kolay kırılır bir seramik madde ile (kalsiyum karbonattan meydana gelen taş veya tebeşir gibi) protein karışımının veya bir tür harçla güçlenir. Dış darbeler başladığında bu harç, bir köprü yapılması ve iki kenarının halatlarla çekilmesi gibi organları birbirine bağlayan bağları gerer.
Olson ve ekibi, protein harcı rolünü oynayabilen şekilsel hafızalı bir maden alaşımı ile hareket eden ve basit bir maden alaşımını biraraya getirip, katlamaya çalışıyorlar. Yeni metal kırılmaya başladığı zaman şekilsel hafızalı maden alaşımı ilk olarak darbelere karşı bir köprü olacak ve sonra ısındığında darbenin kaynak yerlerini gererek değişen şekli eski haline getirecektir. Bu tür bir alaşım, en güç koşullarda bile kusursuzca çalışan ve metal bölümlerine kesin güvenilen uzay araçlarında ve genetik insan fabrikalarında kolayca kullanılacaktır. Bu tür maddeler için etkili ve ucuz kimyasal taslaklar geliştirmek için bilgisayarlar sayesinde artık olasıdır, eskiden yeni karışımlar için taslak çıkarma yöntemi sınırsız sabır ve iyimserlik gerektiriyordu. Daha kuramsal yaklaşımlar bilgisayarlar tarafından kolayca yapılmaktadır. Fakat araştırma çok düşündürücü olduğu gibi, çok büyük bir konsantrasyon ve titizlik içerir. Bu noktada, silikon türü yarı ileticilerin elektronik özellikleriyle, plastiklerin mekanik ve özel işleme tabi tutulan özelliklerini birleştiren elementsel, organik transistörler, Laudise Yeni Teknoloji Merkezi´nde denenmektedir. Deneme yoluyla elementler incelenmekte ve en iyi birleşimde iyi sonuç veren beklenmedik bir moleküllü düzenin devam etmeye çalışması herkesi şaşırtmıştır. Laudise´de dergi, gazete ya da kitap türü elektronik kağıtlar ve herhangi bir yere asılarak bir poster gibi açılabilen bir televizyon ekranı türündeki ürünler deneniyor ve yeni organik elementlerin bulunmasına uğraşılıyor.
İki kat güçlü ama halı kadar hafif çelik
California Üniversitesi´nden Prof. Marvin Cohen yeni elementleri arayan diğer bir araşırmacıdır. 1960´larda Cohen, bilgisayar destekli yeni elementlerin özellikleri hakkında inanılır kehanetleri kovalıyordu. Cohen; "Daha önce görülmemiş elementlerin varlığını önceden haber verebiliriz, atomik yapıları (hala var olmamış) incelerim ve bu yapılar iletken madde olacaksa önceden bildiririm." diyordu. Cohen´in dikkat çeken kehanetlerden birisi bor, nitrojen ve karbon gibi atomlardan oluşmuş küçük silindir ve borularla ilgiliydi. Bunun sonuçları 1990´larda piyasaya çıktı, bir dizi kimyasal reaksiyon oluşturularak, inanılmaz derecede güçlü kabloların kullanıma girdi, daha sonra Olson, bu yaklaşımı kendi araştırmasında ele aldı ve çelik üzerinde denemeler yapmaya başladı. Meydana çıkan deneysel çeliğin geliştirilen hali bile bugün mevcut olanlardan iki kat daha güçlü ve hafiftir ve örneğin bir araba yapmak için gereklidir. Ayrıca bu tür bir çelik çevre için bir nimettir çünkü hafif araçlar az yakıt tüketecektir. Olson ve meslektaşları iki kat güçlü çeliği hala tamamlayamadılar ama çalışıyorlar ve başaracakları kesin gibi...
Tüm insanlardan daha hızlı bir bilgisayar
Bir bilgisayara metalurjik madenlerden her birini matematiksel yolla programlandığınızda madde alaşımları tamamen değişir. Cohen ve meslektaşı Steven Louise, küçük tüpler boyunca hareket eden elektronları hesapladıktan sonra, akıllı kabloların yeni bir bilgisayar türünün içinde yer alabileceğini anladılar. Nöronların beynimizde birleşmesi gibi karışık şebekelerin birleşmesi örneğinden yola çıkan Cohen, mikroskobik tünellerle dolu olan 3 şarap şişesi büyüklüğünde bir bilgisayarın dünyada tüm insan beyinleri kadar hesap yapabilecek kadar güçlü olacağı kuramını ortaya attı. Cohen´in Berkeley´den arkadaşı olan Alex Zettl, gerçekten elektriksel sinyaller alan ve gönderebilen bir model geliştirdi. Burada voltaj ve verimlilik önemsizdi. "Bu sadece masamın üzerinde duran rasgele bir bilgisayardır." diyordu. Zettl, bir diğer bilgisayarın yardımıyla, meydana gelen elektronojik kargaşalığı çözmeye çalıştı. Karmaşıklığın kapasitesi hiçbir zaman bulunamıyordu. Fakat Zettl, bugünün PC´leri gibi yılda bir modası geçen bir bilgisayar yerine yaşlandıkça kendisini geliştiren bir bilgisayarın peşindeydi ve hala da peşinde. Ama bu buluşun, Bill Gates´in hiç hoşuna gitmeyeceği kesindir. Yeni bir teknolojik element, kayak sporunda kullanılıyor. Bu yeni element bir pizo-elektrik seramiktir. Büküldüğünde ya da sıkıştırıldığında bir elektrik şarjı ortaya çıkarır. Pizo-elektrik şeritler, kayak takımında ayağı bağlayan parçanın önüne yerleştirilir. Meyilli yüzeyden gelen titreşimler kayağın hacmi içerisine dağılan ısı enerjisinin içinde elektrik enerjisine dönüşür. Kayakçı artık daha fazla kontrole sahiptir, uyarıldığı anda dengesini yitirmeye başladığını ve düşeceğini önceden anlayabilir.
Kayakçıları kurtaran element
Pennsylvania Eyalet Üniversitesi´ndeki Madde Araştırma Laboratuarı´ndan Thomas Shrout ve Seung-Eek Park, daha yetenekli yeni pizo-elektrik elementlerin peşindeler. Bu yılın başlarında, yeni kristallerin keşfiyle, pizoelektrik madde olarak bilinen elementin 10 kat ötesine geçtiklerini belirttiler. Diğer bir fizikçi olan Robert Cross yeni kristallerin suni kas yaratmada kullanılabileceğini söylüyor. Elektriksel bir alan olan nabzı doğru örnek olarak veriyor. Yeni elementler, suni ayak, parmak ve kolların görev yapması sırasında kasma ve genişleme işlevlerinde kullanılabilir. Cross´a göre binalara içine girip dolaşabilen ve böcekler gibi kanatlarını çırpan uçan küçük araçlar bu şekilde yapılabilir. Bilimadamlarına ve mühendislere inanıyorsanız, kontrollu seramik titreşimini icat etmek, öncü olarak kayaklarda kullanmak, gelecekteki uçan robotları oluşturacaktır. Yakın gelecekte yapılan bahçelerin çoğu etkili elementlerle kuşatılacaktır. Bu akıllı elementler tarafından gönderilen ve alınan sinyaller, gerekli onarım ve bakım işini programlayıp, denetleyen ve sorun çıkmadan önce uyaran merkezi bir bilgisayarla desteklenebilirler. Sonuç, yaşayan bir canlı gibi düşünen ve tepki gösteren bir kenti ortaya çıkaracaktır.
"Yoruldum" diyen metallere doğru
Bu fütüristik görüş dünya çevresindeki birçok araştırmacının toplu çabalarıyla yavaş yavaş şekil alıyor. Vermont Üniversitesi´nden Peter Fuhr ve meslektaşları göçüklere yol açan küçük çatlakları, aşırı yükün oluşturduğu sarsıntılara ait titreşimleri devamlı gözden geçiren, sinir sistemine benzeyen elektronik bir ağla barajları, köprüleri ve binaları sürekli denetleyen bir elektronik yöntemden söz ediyorlar. Kısaca, bu yapılar kendi sağlıklarına dikkat ediyorlar. Maryland Üniversitesi´ndeki Kuvvetli Elementler ve Yapı Araştırma Merkezinin müdürü olan James Sirkis; "´Aman diyebilen yapılara sahip olacağız." diyor. Symyx Teknolojisi´nde element taslağına yeni yaklaşımlarda bulunuluyor. Strateji basittir. Bir avuç kimyasaldan birçok farklı element elde edilmesi, tıpkı zekanızın bir araya getirip, hızlı bir şekilde ilginç ve yararlı özellikleri test etmesi gibidir. Yöntem, her kombinasyonda uygun oluşumlar yaratır. Birleştirici sentez çevresindeki bir element, bilimsel, teknolojik ve endüstriyel değerlere sahipse olay yaratabilir. Symyx´deki Teknik Büro Şefi Harry Weinberg´e göre ince bir silikon parçası üzerinde 2500 farklı elementi sentezlemek ve bunların bir ya da iki gün içinde yararlı özelliklerini bulmak bilim adamlarınca mümkündür. Bir elemente yaklaşım oranı yaklaşık 2500 kezdir. Bu teknik Symyx için ticari yönden öncelik taşır, Weinberg ümitli görünüyor. Potansiyel ticari uygulamalarla bu tür bir element, bilgisayar göstergelerinde ve ışık panellerinde kullanılan ışıklı elementin yeni bir çeşididir. Yeni elementleri bulma alanına giren tüm araştırmalar bile Periyodik Tablo´a hala gizli kalan hazineleri hala tamamiyle açığa çıkaramamıştır. Cornell Disalvo´ya göre bu zorunludur; "Bu Tanrı tarafından verilen bir bilmecedir. Ve bilimin karşılaştığı en heyecan verici beyin bulmacalarından birisidir." Bilgisayar destekli fikirler, biraz şans ve belli oranda tahminle element araştırmacıları ve mühendisler bizlere akla hayale gelmeyen yeni bir dünyayı sunabilirler. Geleceğin akıllı elementleri yaşamımızın bir parçası olacaktır ama yine Terminatör´ü unutmamakta yarar var. Siz de aynı fikirde misiniz?