Thread by @DDGrubu

Yeni silsile (#FLOOD): Bor madeni neden altın, petrol ve uranyumdan daha stratejik bir hammadde olacak? Yakın gelecekte Türkiye’nin önüne hangi fırsatlar çıkacak? Bu fırsatlardan istifade etmek için Türkiye’nin ne yapması lâzım? #bor #boron

Borun hammadde olarak çıkartılıp satılmasının Türkiye’ye getireceği fazla bir şey yok. Tersine saflaştırılmış, işlenmiş ve ilaç, radar, nükleer yakıt gibi katma değeri yüksek ürünlere dönüşmüş olarak bor altından değerli.

Bor ile yapılan deterjanı, gübreleri duydunuz muhakkak. Daha az bilinen şeylerden biri zırh ve kurşun geçirmez yelekler. Ama borun değeri yakın gelecekte bunların çok üzerine çıkıp muazzam bir seviyeye gelecek. Neden? etimaden.gov.tr

Öncelikle hatırlatalım; borik asit halen nükleer santrallerde reaksiyon hızını kontrol etmek ve gerekirse reaksiyonu durdurmak için kullanılıyor. nuclear-power.com/glossary/boron…

Fakat çok daha önemli gelişmeler var: Halen araştırma seviyesindeki nükleer füzyon santralleri insanlığın gelecekteki enerji ihtiyacı için en büyük umut. Avrupa 16 milyar €, Rusya – Japonya – Çin -Güney Kore koalisyonu 20 milyar € yatırım yaptı. Nedir?

Mevcut enerji üretme yöntemlerine göre çok daha verimli bir sistem söz konusu. Meselâ odun ateşinden kömüre, kömürden uranyuma geçiş sırasında yaşanan hızlı değişimleri düşünün. Sadece enerji üretmek değil motorlar ve silahlar da tamamen dönüşecek. Nasıl oluyor?

“Tokamak” reaktöründe döteryum ve trityum gazı 150 milyon dereceye kadar ısıtılıyor ve bir plazma oluşturmak üzere iyonize ediliyor. Bu sıcaklıkta bütün metaller eridiği için çok güçlü bir manyetik alan ile reaktörün çeperleri korunuyor ama şimdilik bu proses sıkıntılı. Zira…

Zincirleme reaksiyonu başlatmak için harcanan enerji üretilen enerjiden fazla. Bunu çözmek için bilim adamları, bor tozunun füzyon plazmasına serpilmesi veya tokamak iç çeperinin bor ile kaplanması üzerine çalışıyor.

Enerjide devrim olacak bir başka teknoloji de anötronik füzyon. Bu serbest bırakılan enerjinin çok azının nötronlar tarafından taşındığı bir füzyon şekli. Bu teknolojinin yakıt adayları helyum, döteryum, lityum ve bor. Araştırmalarda en iyi neticeleri veren yine “bizim” bor.

Yani yakın bir gelecekte şimdikinden çok daha güvenli ve misli ile verimli nükleer santraller bor sayesinde inşaa edilecek ve bir kısmının yakıtı da bor olacak.

Bunun yanında bor nitrür benzersiz özelliklere sahip: Dayanıklı, süper ince, şeffaf, yalıtkan, hafif ve ısı iletiyor. Optoelektronik ve piezoelektrik özellikleri sayesinde savunma, radar, enerji ve uzay teknolojilerinde vazgeçilmez bir malzeme. Tanımlar…

Optoelektronik (optronik) : Işıkla ilgili elektronik araçlar ya da sistemler üzerine çalışmalar ya da uygulamalar. Piezoelektrik: Mekanik baskı gören bir malzemenin elektrik alan ya da elektrik potansiyel değiştirme yeteneği.

Burada durup şu soruyu soralım: Neden bor? Element tablosunda 118 element varken neden bütün yüksek teknoloji uygulamalarında bor öne çıkıyor?

Çok garip elementler olan bor (B), berilyum (Be) ve bazı lityum (Li) izotopları, sür’ati ışık hızına yaklaşan ve kozmik ışınlar adı verilen yüksek enerjili parçacıkların etkileşimi sonucu ortaya çıkıyor. Yani oluşumları nadir ve yıldızlarda “doğan” elementlerden farklı.

Bor bir yarı metal. Yani metallerle etkileşime girdiğinde ametal, ametallerle tepkime verirken de metal gibi davranıyor. Yarı metaller diyot ve transistör gibi modern elektroniğin temel parçalarının ham maddeleri. Zira dış etkilerle elektromanyetik “davranışları” değiştirilebilir

Bor, ışıkla akvite edilebilen elektromanyetik vasıfları sayesinde optik ve optik-silikon hibrid bilgisayarlar için vazgeçilmez malzeme. Nedir? Elektron yerine foton kullanan yeni kuşak bilgisayarlar. Neden önemli?

Nanoteknoloji ilerledikçe daha küçük işlemcilere duyulan ihtiyaç artıyor. Oysa elektronların büyüklüğü, sınırlı hızı ve ısınmaya yol açması bu gelişmeye engel. Elektron yerine fotonun geçmesi muhtemel. Çözüm? Işığın şiddetiyle hal değiştiren bileşenler geliyor. Yani?

Yani bilgisayarların meşhur 0/1 (mantıksal doğru/yanlış) verileri iletkenlikle değil saydamlıkla depolanacak. 0.5 volt üzeri iletken olan bir yarı iletkenin yerine x lümen üzeri ışık şiddeti gelince saydam olan yarı saydam bileşenler konacak. Bor nerede peki?

Elektronik bilgisayardan optik bilgisayara bir anda geçmek mümkün değil. Onlarca yıl süren bir geçiş dönemi yaşanacak. Yani yarı iletken çiplerin (işlemci, hafıza, bus, cache…) yarı saydam çiplerle “konuşması” gerekecek. İşte bu “tercüme” için en iyi aday yine bor madeni.

Borun zırh ve kurşun geçirmez yeleklerde kullanıldığını biliyorsunuz ama dünyanın en sert maddelerinden bir olduğunu da biliyor muydunuz? Mohs sertlik cetvelinde elmasın hemen arkasından geliyor. Oysa yoğunluğu 2.34 gr/cm3, elmasın yarısı, çeliğin dörtte biri!

Bor “nötron avcısı” olduğu için nükleer santrallerde kullanılıyor. İleride nükleer atıkların zararsız hale getirilmesinde kullanılması için yürütülen projeler var. Hem yeni santrallerde hem de eskiden beri atıklarla kirlenmiş bölgelerde kullanılabilir. borax.com/applications/n…

Bor atomları birbirlerine öyle sıkı bağlı ki, sesi iletmede elması bile geçiyor. Bu özellik, bor bileşenlerinin elektromanyetik ve optik özellikleri ile birlikte kullanıldığında radar ve sonar için de mükemmel bir malzeme ortaya çıkıyor.

Yine bu birleştirici/sağlamlaştırıcı etkisi sebebiyle bor madeni cam üretiminde uzun süredir kullanılıyor. Bu yolla üretilen camlar sıcaktan soğuğa (veya tersi) geçtiklerinde çatlamıyorlar.

Borun stratejik değerini anlatırken borofen konusuna girmek şart. Eğer grafen hakkında bir şeyler öğrendiyseniz borofen konusunu daha iyi anlayabilirsiniz. Grafeni değerli yapan hemen her vasıf borofende misli ile var.

2015’te 2D (iki boyutlu) bor levhanın (borofen) sentezlenmesinden bu yana, araştırmalar yoğun madde fiziği, kimya, malzeme bilimi ve nanoteknoloji alanlarında hızla ilerledi. Eşsiz fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı borofenin muazzam potansiyel uygulamaları var.

Borofen mekanik, termal, elektronik, optik ve süper iletkenlik gibi istisnaî fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip. Meselâ alkali metal iyon piller, Li-S piller, hidrojen depolama, süper kapasitör, sensör üretiminde ve hidrojen ile ilgili proseslerde kullanılacak.

Biz bunlardan birkaçını kısaca işaret edelim. Fizikçiler, yeni nesil elektronik devreler yapmak için gerekli olan büyük kristal alanlı 2D atom inceliğinde bor levhalarını sentezlediler: sciencedaily.com/releases/2018/…

Borofen kuantum bilgisayarlar için gerekli olan süper iletken yapılarda kullanılacak. sciencedaily.com/releases/2021/…

Kuantum bilgisayarlar neden önemli? Gelecekte neyi değiştirecek?

Uydular, yapa zekâ ile donatılmış dronlar ve füzeler için gerekli olan yüksek kapasiteli pillerde çift katmanlı borofen ümit vadediyor. sciencedaily.com/releases/2021/…

Su Savaşlarının ufukta göründüğü şu günlerde denizden içme suyu elde etmek artık ekolojik değil jeopolitik bir mesele haline geldi. Bor nitrür tuzlu suyun tuzdan arındırılması için geliştirilen uygun maliyetli bir teknolojinin temel bileşeni. sciencedaily.com/releases/2020/…

Su savaşları hakkında bilgi almak için:

Karbon nanotüpler ve grafen zehirli gazların tespitinde oldukça etkili ama formaldehit gibi çok toksik kimyasalları saptayamıyor. Son yıllarda, gaz sensörlerinde borofenin geniş uygulama imkânı keşfedildi. link.springer.com/article/10.100…

Sür’ati 900 metre/saniye üzeri olan yüksek hızlı mermilerin durdurulmasında bor karbür ve silikondan oluşan yeni bir malzeme ümit vadediyor. sciencedaily.com/releases/2020/…

Beyin tümörlerinin tedavisinde bor nasıl kullanılıyor? sodyum borokaptat ve boronofenilalanin enjeksiyonu: pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10758326/

Manyetik rezonans görüntülemede bor kullanımı: pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9151232/

Nükleer santrallerin güvenliğinde de bor çok önemli. Neden? Yüksek radyasyonlu ortamda bor “nötron durdurucu” rolü oynar. Nükleer reaktörlerde, nötron radyasyonu, fisyon yan ürünlerinin önemli bir bileşeni. Bu radyasyon santrale ve elektronik devrelere zarar verebilir. Üstelik…

Zararlı radyasyon da yayılabilir. Radyasyonu önlemek için kullanılan kurşun levhalar bütün zararlı radyasyonları durdurmaz. Bu nedenle, reaktörleri korumak için bor bakımından zengin beton, cam ve diğer kompozit malzemeler kullanılır.

Bor nötron yakalama özelliği sayesinde kanser tedavisi için de umut verici. Nasıl? Bor bakımından zengin bir etiketleme ajanı hastanın vücuduna veriliyor. Etiketleme ajanındaki bor bileşikleri, vücuttaki tümörlere bağlanıyor. Sonra?

Hedeflenen bir nötron ışını tümöre vuruluyor. Bir bor atomu nötron emdiğinde, uyarılıyor ve bir alfa parçacığı salıyor. Alfa parçacıkları kanserli hücreyi öldürüyor, ancak uzağa gitmiyor. Yani nötronla aktive olan bor, sağlıklı dokuya hasar vermeden tümörü yok ediyor.

Bor ile üretilen borofenin çok garip özelliği daha var: Gen detektörü! Nasıl çalışır?

Bilim adamları, borofenin DNA üzerindeki dört baza (adenin [A], guanin [G], timin [T] ve sitozin [C]) farklı enerji, iletkenlik ve elektron duyarlılığı gösterdiğini keşfettiler. Yani borofen biyolojik DNA dizileme cihazlarında da kullanılabilir. sciencedirect.com/science/articl…

Netice: Başlarken “bor altın, petrol ve uranyumdan daha stratejik bir hammadde olacak” demiştik. Neden? 2040’lara geldiğimizde bugünkü teknolojinin çok ilerisinde ürünler, malzemeler ve araçlarla birlikte yaşayacağız.

Bilgisayarlarımız, ekonomi, silah, ulaşım, enerji, beslenme… Herşey kökten değişim geçirecek. Bu değişimin politik ve jeopolitik neticeleri olacak. Ya Türkiye bunun neresinde? ABD ve Türkiye dünya bor rezervinin neredeyse tamamına sahip iken…

Bor madenine sahip olmak güzel bir şey ama bu potansiyelin zenginliğe ve stratejik güce dönüştürülmesi ayrı bir mesele. Türkiye borofen gibi “akıllı” maddeleri üretmek için malzeme mühendisliğine ve nano teknolojiye ağırlık vermeli.

Bunun yanında uygulama sahalarında liderliğe oynamak için gen mühendisliği, kuantum bilgisayarlar, süper iletkenler gibi araştırma sahalarına uzun caddeli yatırım yapmalı. Bu hamleler sadece devlet değil özel şirketlerce de desteklenmeli.

Zira borun hammadde olarak çıkartılıp satılmasının Türkiye’ye getireceği fazla bir şey yok. Tersine saflaştırılmış, işlenmiş ve ilaç, çelik yelek, nükleer yakıt gibi katma değeri yüksek ürünlere dönüşmüş olarak bor altından değerli. Yani taş değil bilgi satacağız.

Kısacası bor içeren yüksek teknoloji ürünlerinin Türkiye’yi süper güç seviyesine çekmesi mümkün. Tabi 30 yıllık bir bilim ve teknoloji politikası ihdas edilmesi şartıyla.

Vesselâm :)