Süngerlerdeki Nano-Teknoloji

Dünyanın en iyi malzemecileriyle kimyagerlerini yıllardır uğraştıran bir problemin çözümünde, birçoğumuzun bitki mi, hayvan mı olduğu konusunda tereddüt yaşadığı süngerler ilham vesilesi oldu.
Silisyum (Si) gibi basit inorganik maddeleri kullanarak karmaşık mikro (metrenin milyonda biri) ve nano (metrenin milyarda biri) yapıları elde etme çalışmaları bilim adamlarını uğraştırmaktaydı. Transistor gibi mikro ölçekli bir âleti îmâl edebilmek için, silisyum tabakasından kesme yapmak gibi pahalı ve zor bir işlem gerekmekteydi. Bu tür yapıların îmâlinde karşılaşılan problemlerin çözümünde bir tür deniz süngeri (Tethya aurantia) ilhama vesile oldu .
Tabiatta her canlıya olduğu gibi, deniz süngerlerine de, hayatî fonksiyonları için gerekli kimyevî bileşikleri usta bir kimyager gibi tam istenen nispette sentezleme ve kullanma kabiliyeti verilmiştir. Deniz süngeri, silisik asidi, denizin birkaç yüz metre altında içinde bulunduğu sudan elde eder. Bu asit, kimyevî enerjinin yüksek verimlilikle kullanıldığı ve silicatein enziminin katalizör olarak iş gördüğü bir mekanizmayla silisyum dioksit veya silikaya dönüştürülür ve bundan üç boyutlu mükemmel yapılar inşa edilir.
Bu işlemin en dikkat çekici yanı, insanların karmaşık inorganik yapıları inşa ederken kullandıkları zehirli kimyevî maddelere ve yüksek sıcaklıklara gerek olmamasıdır. Deniz süngerlerine yarı iletken malzemelerin îmâli ile uğraşan mühendislerden çok daha verimli bir şekilde karmaşık yapılar inşa etme kabiliyeti verilmiştir. Süngerin dış dokusu çıkarıldığında 2 mm uzunluğunda ve insan saçından daha ince cam iğnecikler şeklinde bu iskelet yapısı görünür hâle gelir.
Süngerler, odacıklarının çokluğuna ve aralarındaki kanal sistemlerinin giriftliğine göre üç tipe ayrılır: Birim hacimde odacık ve kanal sayısı fazla olanlar en makbul süngerlerdir. Süngerlerin bünyesindeki nano ölçekli yapılanmanın ne kadar harikulade olduğunu sünger-su münasebeti ile daha yakından anlayabiliriz. Ağırlığı birkaç yüz miligram olan (gram bile değil), ele sığabilecek büyüklükteki bir sünger suya batırılıp çıkarıldığında, kendi ağırlığının binlerce katı suyun süngerde tutulmuş olduğu görülür. Bu, süngerin bünyesinde gözle görülemeyecek kadar küçük ve sayılamayacak kadar çok sayıda nano boşluğun mevcut olduğunu, bu küçük kılcal mesafelerde su ile sünger malzemesi arasındaki adhezyon ve yüzey gerilim kuvvetlerinin büyük rol oynadığını gösterir. Süngere boyundan büyük iş yaptıran İlim ve Kudret sıfatlarının bir tecellisidir bu aynı zamanda.
Bazı biyologlar tarafından basit yapılı hayvan sınıflamasına tâbi tutulan (aslında sadece hücre sayısı ve organizasyonu bakımından böyledir) deniz süngerlerine, bilgisayar mikroçipleri ve güneş pili gibi ileri teknoloji ürünlerini îmâl etmede kolaylık sağlayacak hususiyetler bahşedilmiştir.
California Üniversitesi’nden Daniel Morse (Şekil 2) ve arkadaşları deniz süngerlerinden ilhamla ışığı elektriğe çevirebilecek şaşırtıcı elektronik özelliklere sahip yarı-iletkenler üzerinde çalışmaktalar. Bu yeni tekniğin en önemli uygulama alanı daha verimli çalışabilen fotovoltaik güneş pilleri olacaktır. Hâlihazırda güneş pilleri, çok fazla enerjinin gerektiği yüksek sıcaklık ve düşük basınçta îmâl edilmektedir. Hâlbuki deniz süngerine öğretilen ve yüksek enerji verimliliğiyle gerçekleştirilen işlemde, yoğun enerji gerektiren şartlara ihtiyaç yoktur. Deniz süngerinde görülen hususiyet taklit edilerek ve silisyum yerine çinko oksit kullanılarak basit ve ucuz güneş pillerinin üretilebilmesi mümkün olmuştur. Böylece, yoğun enerjiye ihtiyaç duyan milyar dolarlık yarı-iletken malzemelerin üretildiği fabrikaların yerini, ileride reaksiyon tekneleri gibi küçük atölyelerin alması söz konusu olabilecektir.
Bilim ve teknolojinin gelişmesinde canlılar âlemi hep ufuk açıcı ve yol gösterici olmuştur. Bunu şuurlu bir tefekküre dönüştürebilmek için, canlılar âlemine farklı bir niyet ve nazarla bakmak gerekmektedir.

Kaynak
- Paul Marks, Sea sponge leads way to cheaper solar cells, New Scientist, 24 March 2007, s 32.

Yorumlar

Yeni yorum gönder

Bu alanın içeriği gizli tutulacak ve açıkta gösterilmeyecektir.
  • Web sayfası ve e-posta adresleri otomatik olarak bağlantıya çevrilir.
  • Allowed HTML tags: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img> <b>
  • Satır ve paragraflar otomatik olarak bölünürler.

Biçimleme seçenekleri hakkında daha fazla bilgi

CAPTCHA
This question is for testing whether you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.

Anket

Bilim ile ilgilenir misiniz?:

Son yorumlar