Michigan Üniversitesi ve Indiana Üniversitesi’nden araştırmacıların yaptıkları yeni bir çalışmaya göre, bir elektron mikroskobu kullanarak nanometre işlemlerdeki yapı taşlarını esnek bir şekilde birleştirmek artık mümkün. Bu teknik, mikroskobik kanallara sahip küçük bir örnek koruyucu ve bilgisayar destekli ısı yönetimi yöntemlerini bir araya getiriyor. Bu sayede farklı optik, mekanik ve elektronik yapıya sahip akıllı özellikler ve kaplamalar oluşturulabilir.
UM Kimya Mühendisliği doktora öğrencisi Tobias Dwyer, Doğa Kimya Mühendisliği dergisinde yayınlanan kitapların birinci yazarı olarak şunları söyledi: “Doğadaki en iyi örneklerden biri bukalemunlardır. Dinamik ve çok işlevli bir sistem tasarlamayı hedefliyoruz.”
Yan yana iki daire, biri gri tonlamalı, diğer renk yelpazesinde yer alan küçük karelerden oluşan bir görünüm sunuyor. Bu kareler, farklı ortamlara bağlı olarak çeşitli çözücülerin eklenmesiyle renk ve düzen değişir. Örneğin, çözücü olarak oktan ve bütanol karışımı eklenmiş, kareler daha sıkı hizalanır ve kırmızı ile sarı renkler mavi ve yeşile dönüşür. Tekrar bütanol eklenmişse kareler daha düzenli bir hal alır ve daha fazla kırmızı ile sarı kareler görülür. Sağdaki bir ölçek, karelerin renklerinin dönme açılarına nasıl karşılık geldiğini gösterir: mavi 0-90 derece, akuamarin 22-40 derece ve kırmızı 60-60 derece aralığında yer alır.
Görüntüleme teknolojileri , araştırmacıların nanopartiküllerin çevrelerindeki değişimlere gerçek zamanlı olarak nasıl tepki verdiklerini incelemelerine olanak tanır ve bu sayede çoğalmaların geniş kapsamlı daha önce hiç ayrılmamış bir anlayışını sağlar.
Indiana Üniversitesi araştırmacıları, ilk aşamada mikroakışkan bir üreme hücresinin dar sıvı kanallarında nanopartikülleri askıya aldı. Bu nanopartiküllerin normal bir bakteri hücresinden daha küçüktü. Bu tür bir cihaz sayesinde, bileşim karışımı elektron mikroskobu altında gözlemlenirken hücreye farklı sıvılar gerçek zamanlı olarak okunabilirler. Araştırmacılar, bu aletin nanopartikülleri uygun miktarda elektrostatik etkiyle düzenli yapılarla ayırarak düzenli nesneleri ortaya çıkardıklarını keşfederler.
Altından yapılmış nano kontrollü yüzler ya mükemmel bir şekilde hizalanmış kümelenmiş ya da daha dağınık bir şekilde düzenlenmiştir. Blokların süspanse edildiği sıvının özellikleri, malzeme son düzenlemesi belirlendi. Ancak makinenin yeni sıvıların eklenmesi, nanoblokların iki düzenlemesi arasında geçiş yapmasına neden oldu.
Deney, nanopartiküllerin istenilen yapıların nasıl yönlendirileceğine dair bir temel programlamaydı. Nanopartiküller elle yönetilemeyecek ve boyutlandırılamayacak kadar, ancak bu genel mühendislerin çevrelerini değiştirerek diğer nanopartikülleri yeniden analizlerini öğrenmelerine yardımcı olabilir.
İÜ kimyayı geliştiren ve işletmeye başlayan İÜ kimya Xingchen Deney Ye, “Daha önce daha fazla aralıkta yeni sıvılara taşıyabiliyordunuz, ancak yeni ortamlara nasıl tepki veren gerçek zamanlı olarak izleyemediniz” dedi.
“Bu aracı, molekül zincirleri, virüsler, lipitler ve iklimlendirme işlemleri gibi birçok nanometrelik, kışın soğutmak için kullanmak için kullanırız. İlaçların, virüslerin farklı işlemlerle nasıl çalıştırılırken çalıştırılması için bu şekilde kullanılır ve bu da ilaçlamayı çalıştırır.”
Araştırmacılar, pratik olarak değiştirilebilen etkideki aktiflik depolaması için bir elektron mikroskobunun gerekli olmadığını açıkladı. Bu, ışık ve PH değişikliklerinden kaynaklanabilir.
Bununla birlikte, bu uzmanın çeşitli türde nanoparçacıklara ulaşabilmesi için, araştırmacıların sıvıları ve mikroskop ünitelerini nasıl değiştireceklerini bilmeleri gerekecek. UM ekibi, frekans kapasitesinin aralığı ve bir araya gelmesine neden olan güçlerin fırlatılması için bilgisayar ısıtmalarını kullanıyor.
Tim Moore, UM kimya mühendisliği alanında yardımcı araştırma bilimcisi ve birincilerinden biri, “Farklı şekil veya malzeme genişliğini kullanmaksak ne genişletmek için artık tüm binadaki işlemler mantıksal olarak iyi anladığımızı düşünüyoruz” dedi. Dwyer, UM Kimya Mühendisliği Bölüm Başkanı Anthony C. Lembke ve sunduğu eş yazarlardan biri olan Sharon Glotzer ile birlikte bilgisayar simülasyonlarını tasarladı.
Glotzer, John Werner Cahn Seçkin Üniversite Profesörü ve Stuart W. Churchill Kolej Profesörü olarak Kimya Mühendisliği alanında görev yapar ve “Deneylerin ve simülasyonların birleşimi heyecan verici çünkü artık IU ortaklarımızla birlikte yeni, şekil verebilen malzemeleri bulmak, tahmin etmek, ve gerçek zamanlı olarak gözlemlemek için bir platforma sahiptir” dedi.
Kaynaklar:
1) doğa.com/articles/s44286-024-00102-9
2) nanoteknolojiworld.org/post/morphable-materials-araştırmacılar-coax-nanoparticles-to-reconfigure-kendilerini
Haberi Derleyen: Selin Karavul – Çukurova Üniversitesi Fizik Bölümü 3.sınıf öğrencisi
