8 Bilim ve Teknik

8 Bilim ve Teknik

Nanometre, zihinlerde canlandır- ması güç küçüklüğüne karşın, günü- müz teknolojisinin temel ölçü birimi durumuna gelme yolunda. Metrenin milyarda biri kadar ya da yakın küçük- lüklerde parçaların üretim ve kullanı- mına dayalı nanoteknoloji, daha şim- diden günlük yaşamımızın bir parçası haline geldi sayılır. Yeni kuşak bilgisa- yarların yongaları, moleküllerden olu- şan işlevli makineler, küçük robot ya da yapılar ne kadar "nanolaşırsa" bece- rileri o ölçüde artar düşüncesi yaygın.

Nanoölçekli yapı ya da parçaların üre- timi için iki yol var. "Mühendislikle küçültmek" denen birinci yöntem, is- tenen parçaları makroskopik araçlarla yapmak. Bilgisayar yongalarında kulla- nılan devrelerin lazerle çizilmesi ya da kazınması buna bir örnek. Söz konusu parça ne kadar küçük olursa, üretimin- de kullanılan makroskopik teknoloji de o kadar hassas olmak zorunda. Bu da tüm başarılarına karşın bu yönteme birtakım darboğazlar getiriyor.

İkinci yöntem, daha çok canlıların kullandığı "sentezle büyütmek" yön- temi; yani çok daha küçük parçaları birleştirerek nano ölçekte moleküller oluşturmak. Bu yöntemin nanotekno- lojiye kazandırılmasının karşısındaki güçlükse, çoğu suda çözünen ya da ancak homojen bir toz halinde bulu- nabilen bu molekülleri birleştirebil- mek. Araştırmacılar da yıllardır iki teknik arasındaki bu boşluğu gider- meye çalışıyorlardı. Hollanda’nın Ut- recht Üniversitesi’nden Martin Alb- recht başkanlığındaki bir ekip, nano- teknoloji için yeni bir "sentezle bü- yütmek" yaklaşımı getirdi. Ekibin yaptığı, aslında doğada sıkça görülen bir olayı, kükürt dioksit gazının SO 2

platin iyonları içeren organik bir mo- lekülle (organoplatin bileşikle) birle- şip sonra da ayrılması sürecini tekrar- lamak. Ancak Albrecht ve arkadaşları, bu süreci düzgün yapıda katı bir kris- tal üzerinde gerçekleştirmiş bulunu- yorlar. Gerçi katı maddelerle gazların geçici birleşmesi fazlaca yeni sayıl- maz. Zeolitler ve killer gibi delikli maddeler, pek çok küçük molekülü birbirine bağlamak için petro k i m y a sanayiinde yaygın olarak kullanılıyor.

Hollandalı araştırmacıların yöntemi- nin yeniliği ve önemiyse, katı madde-

lerle gazların geçici birlikteliği için il- le delikli malzemenin gerekmediğini göstermeleri. Şimdiye kadar bir orga- noplatin bileşiğine SO 2 eklenmesinin bileşiğin moleküler yapı ve biçiminde yapacağı büyük değişimin, kristal ya- pılı bir katı maddenin anında kırılıp parçalanmasıyla sonuçlanacağı varsa- yılmaktaydı. Varsayım, farklı büyük- l ü k l e rdeki parçaların büyük ölçekli stres ve gerilimler oluşturması temeli- ne oturuyordu. Hatta bu türden stres ve gerilimler, düzgün kristal yapılar- dan küçük moleküler "misafirlerin"

ayıklanması sürecinde de ortaya çıkı- yor, ve kristal dokudaki diğer mole- küllerin yaratılan boşluğu doldurmak için hücum etmesiyle kristalin ufalan- masıyla sonuçlanıyordu. "Doğa boşlu- ğu sevmez" deyiminin bu ve benzeri gözlemlere dayandığı anlaşılıyor. Do- ğanın Albrecht ve arkadaşlarını sevdi- ğindeyse kuşku yok! Hollandalı araş- tırmacılar, renksiz organoplatin kris- tallerini birkaç dakika SO 2 ’ye batır- dıklarında hoş bir turuncu renk oluşu- yor. Deneyin önemi rengin güzelli- ğinden gelmiyor tabii. Renk, platin moleküllerin kare düzlemleri, SO 2 ’nin etkisiyle kare prizmalar hali- ne geldikçe dıştan içe doğru yayılıyor.

İçteki kristaller, komşuları üç boyut kazanıp kristali şişirdikçe, sabırla sıra- nın kendilerine gelmesini bekliyorlar.

Sonuçta kristal yapının hacmi dörtte bir oranında artıyor, ama kristalin üç boyutlu mükemmel yapısı aynen ko- runuyor. İşin daha da ilginç ve önemli

yanı, şişmiş kristal havayla temas etti- rildiğinde SO 2 dışarı üfleniyor ve kris- tal eski renksiz ve kükürtsüz durumu- na geri dönüyor. Sürecin birçok kez yinelenmesine karşın kristal özellik bozulmuyor. Hollandalı ekip, bu özel- liğinden dolayı SO 2 ’ye duyarlı bu mal- zemenin, kristal yapılı bir optik anah- tar olarak kullanılabileceğini söylüyor.

Anahtar SO 2 bulunmayan "kapalı" ve SO 2 içeren "açık" durumlar arasındaki renk farkı ya da hacim değişiklikleriy- le işletilebilir. Anahtar, ortamda kü- kürt dioksitin var olup olmadığını be- lirlemek için kullanılabilir. Ay r ı c a kristallerin hava yerine ışıkla biçim ya da renk değiştirir hale getirilmesi ko- şuluyla düzenek opto-elektronik sa- nayiinde daha geniş bir uygulama ala- nı bulabilir.

Deneyin başarısı, akla şunu da ge- tiriyor: Eriyik durumdayken gazları bağlayabilen başka bileşikler, katı hal- de de aynı beceriyi gösterebilirler mi?

Örneğin, kanımızda oksijen taşıyan hemoglobin molekülü, çok farklı ya- pısına karşın oksijeni Albrecht ve ar- kadaşlarının betimlediği yönteme benzer bir yöntemle alıp veriyor. He- moglobin kristali katı haldeyken yük- sek hidratlı bir yapıya sahip ve bu ne- denle gazlar içine kolaylıkla geçebilir.

Hollandalı ekibin başarısı, bağla- ma ve sinyal iletme amacıyla kullanı- lacak katı hal anahtarlar için daha kap- samlı araştırmalar için kapıyı aralamış görünüyor.

Nature, 31 Ağustos 2000

Soluk Alan Kristaller

SO

yok SO

var