• Sonuç bulunamadı

B X-Işını Kristal Mikroskobu

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "B X-Işını Kristal Mikroskobu"

Copied!
3
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

B

İLGİSAYARINIZ bozul-duğunda bunun nedeni çoğunlukla bilgisayarın içindeki entegre devre-leri bağlayan ince metal kabloların yıpranmış olmasıdır. An-cak yine de bu konuda kesin bir şey söyleyebilmek kimi zaman güçtür.

Şimdilerde bu ve benzer sorunla-rımızın çözümünde bize çok yardım-cı olacak ve elektron mikroskobun-dan sonra maddelerin yapısal tanım-lamasında kullanılacak en önemli aygıt, laboratuvarların başköşelerin-de yerini almaya hazırlanıyor. ABD’deki Oak Ridge Ulusal Labo-ratuvarı’nda geliştirilen üç boyutlu X-ışını kristal mikroskobu, bilim adamlarınca polikristal maddeleri çözümleme yolculuğumuzda bize ışık tutacak devrimci bir buluş

ola-rak nitelendiriliyor. Mikroskop yar-dımıyla bir polikristalin içine gire-rek, maddenin özgün kristal blokla-rının görüntülenmesi, araştırmacıla-rın maddenin taneciklerine uygula-nan basıncın ve zorlamanın etkileri-ni görebilmelerietkileri-ni sağlıyor. Aramıza yeni katılan bu mikroskop, araştır-macılara daha önce sahip olmadıkla-rı büyülü bir yetkinlik sağlıyor. Araş-tırmacılar, X-ışını kristal mikroskobu sayesinde birçok maddenin üç

bo-yutlu kristal yapısını ilk kez görebil-diler.

Bu yeni mikroskobun eski tek-noloji üzerinde çok önemli ilerletici bir etki sağlayacağı kesin. Her şey-den önce araştırmacılar, yine eski-den olduğu gibi yalnızca yalıtılmış tek kristaller ya da birçok polikrista-lin ortalama özelliklerini gözönüne alarak çalışabiliyorlar. Ayrıca bu yeni teknoloji, araştırmacılara maddenin taneciklerinin herhangi bir andaki durumunu gösteren güncel görüntü-ler de sağlayabiliyor. Halen kullanıl-makta olan elektron mikroskobu gi-bi öteki analitik yöntemler, iki bo-yutlu örnekler için yüksek çözünür-lük sağlarken, mikronun onda biri ölçeğindeki örneklerin üç boyutlu görüntülerini veremez. Bu durum-dan yakınan araştırmacılar, yeni

78 Bilim ve Teknik

Kim sevdiği bir çiçeğin

yaprak-larının, yazı yazarken kullandığı

kurşun kalemin ya da vücut

sıvılarının yapısını merak etmez?

Şu güzel çiçeğin yapraklarının

hücreleri neye benziyor, kalemin

gövdesi nasıl oluyor da

dağılmadan durabiliyor, acaba

vücudumda dolaşıp duran bu

sıvı nasıl bir şey?.... Bu soruları

böylece çoğaltmak olası. İnsan

yüzyıllar önce, gözle

göre-meyeceği büyüklükteki şeyleri ya

da kimi madde ve canlıların iç

yapılarını görebilmek, meraklarını

giderebilmek için birtakım aletler

icat etmeye başladı. En basit

biçimiyle büyüteç olarak

bildiğimiz bu aletler de diğer tüm

ilkel aletler gibi zaman içinde

değişiklikler geçirdi ve gelişti.

Günümüzde bunların çok

gelişmiş örneklerini

kullanabiliyoruz. Ancak,

ne mutlu ki araştırmacılarımız

sürekli daha iyinin peşindeler.

Gelişen teknolojiyle birlikte, minik

dünyaların enginliğine ulaşmak

için kullanılan aletler, yerlerini

daha gelişmiş akrabalarına

bırakıyorlar.

Maddenin Yapısı Hakkında

Ufkumuzu Genişleten Araç

X-Işını Kristal

Mikroskobu

(2)

oyuncakları sayesinde bu zorluğun da üstesinden gelebilecekler.

X-ışını kristal mikroskobunun mucitlerinden olan ve Oak Ridge Laboratuvarı Metal ve Seramik Bö-lümü’nden Gene Ice, heyecanını gizleyemeyerek şunları söylüyor: "Bu bize birçok maddenin üç boyut-lu kristal yapısını görme olanağı ve-riyor. Bu sayede

maddele-rin evrimsel süreçle-rini yakından izle-yebiliyoruz. An-cak tüm bunları her bir atom için endişelenmemize yol açacak kadar geniş ve maddeyi tek biçimli kabul edecek kadar da dar bir ölçekte g e r ç e k l e ş t i r i y o -ruz." X-ışını kristal

mikroskobunun üstün performansı, üç önemli yeniliğe bağlı.

Bunlardan ilki, X-ışınlarını mik-rondan daha küçük boyuttaki nokta-lara odaklamayı sağlayan yeni ayna teknolojisi. Farklı tekniklere dayanı-larak elde edilen ince filmden üreti-len Kirkpatrick beyaz X-ışını aynala-rı, Argonne Ulusal Laboratuva-rı’ndaki İleri Foton Kaynağı’ndan sağlanan çok güçlü X-ışını demetini odaklayabilir. "Beyaz" X-ışını deme-ti, taneciklerin üzerine odaklandı-ğında karmaşık kırınım modelleri oluşturarak onları aydınlatıyor.

İkinci yenilikse, kristalin yönünü belirlemede kullanılan Laue kırınım tekniğidir. Gerçekte kesinlik iste-yen ölçümlere ulaşmada pek sık kul-lanılmayan bu yöntemle, bundan sonra yeni mikroskobumuzun saye-sinde yüksek basınç altındaki tane-ciklerin yönleri ve uğradıkları zorla-malar da saptanabilecek. Araştırma-cılar, Laue beyaz-ışın demeti yönte-mini kullanarak, örnek olarak kulla-nılan maddenin yö-nünü değiştirme-den taneciklerin evrelerini, dokuları-nı ve özelliklerini tanımlayabiliyor-lar. X-ışını aynala-rı, her durumda La-ue modeli ile karşılaştırıla-rak belirli taneciklerin kesin özelliklerini belirleme anlamı taşı-yan beyaz ışın ve tekrenkli ışın ara-sında değiş tokuşa olanak tanıyor. Bu da tanecikler arasındaki hareket konusunda önemli bilgiler elde ede-bileceğimiz anlamı taşıyor.

Son olarak üçüncü yenilikte de Laue kırınımı tekniğiyle elde edilen bilgi sayesinde karmaşıklık çözüle-biliyor. Araştırma grubu, üst üste ge-len Laue modellerini, eşzamanlı ola-rak aydınlanan taneciklerden ayır-maya yarayan kendiliğinden en-deksleme yazılım programı geliştir-di. Bu yazılım programı, tek tek her bir taneciğin konumunu ve yönünü belirlemeye ek olarak, her taneciğin içindeki düzensizliği ortaya çıkaran X-ışını modellerini de analiz ediyor. Bu beceri göründüğünden çok daha fazla şey ifade ediyor; çünkü, artık eskiden olduğu gibi ortalamalar alı-narak çalışmak yerine her bir tane-cikte neler olduğu kesin olarak bili-nebiliyor. Sistem, üzerine güç uygu-lanmış ya da biçim değişikliğine uğ-rayan polikristal bir maddenin için-deki her taneciğin yönünü, üzerine uygulanan basıncı ve maruz kaldığı zorlamayı gösterebilir.

Araştırma grubunun başkanı olan Ice bu becerikli aygıtı yalnızca bir araştırma projesi olmaktan çıkarıp, araştırmacıların sürekli olarak kulla-nabileceği bir araç haline getirmeye çalıştıklarını söylüyor. Grubun ama-cı, taneciklerin yapısına; tanecik ge-lişimi, kırılma ya da şekil bozuklu-ğuna uğrama gibi çok küçük boyut-larda gerçekleşen etkilerin, evrimsel süreçlerine bağlı olarak yıpranan maddeleri bu alet yardımıyla izleye-bilmek. X-ışını kristal mikroskobu, birbirine bağlı tanecikleri

(3)

yerek önemini kanıtlamış oldu. Ba-sınç değişikliğinin yol açtığı ısı yayı-lımları ve birbirine geçmiş devre bağlarının zayıflaması durumlarının saptanıp izlenmesinde de yeni aleti-mize çok iş düşüyor. X-ışını kristal mikroskobunun bir başka kullanımı-nı da süper iletken maddelerin tane-cikleriyle ilgili çalışmalar oluşturu-yor. Oak Ridge’de yapılan diğer bir çalışma olan yüksek performanslı süper iletken uzun kablo yapımı yönteminde (RABIT), yüksek

sıcak-lık altında süper iletken taneciklerin dizilimine etki eden güçlerin çö-zümlenmesinde de X-ışını kristal mikroskobu kullanılıyor. Tipik bir yüksek enerjili lazer füzyonu dene-yini, araştırmacının istediği çözünür-lükte gösterebilecek kadar yakınlaş-tıran (büyüten) mikroskoplar, hassas olduklarından çok çabuk bozulabili-yorlar. X-ışını miroskobu bu soruna da parmak bastı. Nova lazeriyle ya-pılan deneylerde 2 mm’lik bir delik (aralık), altın kablonun çözünürlük

şeridini görüntülemek için 2023 ku-vars kristali ve geri ışık olarak tek renkli sayılan 4,43 keV X-ışını hattı kullanılır.

Yapılan bütün testlerde mikros-kobun sağladığı çözünürlük, parlak-lık ve sıra dizini çok umut verici. Gelecekte daha yüksek enerji ve parlaklıkta yapılacak testlerin sonu-cuna göre, mikrosobun potansiyel kullanım alanları da belirlenecek. Bunlara ek olarak, mezo ölçekli ta-neciklerin bu şekilde çalışılması, göktaşlarının yıkıcı etkilerinden, ze-hirli ve radyoaktif ağır metallerin ta-şınımının ivmelenmesine kadar bir-çok uygulama alanının da kapılarını aralıyor.

Tüm bu uygulamalar buz dağı-nın yalnızca görünen kısmını oluştu-ruyor. Araştırmacılar, hemen hemen bütün polikristal maddelerin bu ye-ni mikroskobun kullanılacağı çalış-malardan payını alacağı görüşünde.

Elif Yılmaz http://www.materials.co.uk/mwldweb/

http://www.ornl.gov/ http://www.lasers.llnl.gov/

80 Bilim ve Teknik

X-ışını kristal mikroskobu ile maddenin giderek daha ayrıntılı biçiminin gözlenmesi, ileride proteinleri atomları uç uca ekleyerek “inşa edecek” nanomakinelerin yapımına olanak sağlayacak.

Şimdiye değin güçlü senkrotronların ürettiği X-ışınlarıyla görüntülenen molekül yapıları. X-ışını kristal mikroskobunun daha ayrıntılı görüntüler sağlaması bekleniyor.

Referanslar

Benzer Belgeler

Çalışmalar sırasında moleküler yapılar X-ışınları kırınımı yöntemi ile hassas olarak belirlendikten sonra elde edilen geometri ile kuantum mekaniksel hesaplamalar

Kristal yapı çözümünde devrim niteliğinde olan bu buluştan sonra geliştirilen, faz bilgisini direkt olarak kristal yapı faktöründen bulmaya yönelik yöntemlere

Elde edilen kırınım şiddet verileri kullanılarak kristal yapının çözümü ve arıtımı, yaygın olarak kullanılan bilgisayar programları SHELXS97 ve SHELXL2016/4

Bu değerler, kristal yapı arıtımı sonrası elde edilen yapının, deneysel olarak X-Işını kırınım şiddet verileri ile elde edilen ve elektron yoğunluğu ile

Metallerin büyük çoğunluğu kübik kristal yapıya sahiptir. Kübik kristal sistemde kafes sistemleri kenarları eşit bir küp şeklindedir. Bu yapılarda atomlar 3

Bu yansımalar bir film üzerine düşürülecek olursa film üzerinde çizgiler ortaya çıkacaktır (film yöntemleri). Bu yansımalar detektörle de

P(u) fonksiyonun, maksimum de erinin orijinden (u=0) uzaklı ı, birim hücre içinde mevcut iki atom arasındaki uzaklı a kar ılık gelir. Patterson fonksiyonu, katsayıları

A). He always gets up early because he goes to I.T course. He arrives school at quarter past eight. He reads online Science magazines after dinner. He helps his father in the