IBM’den bilim insanları tarafından geliştirilen teknoloji sayesinde tek bir molekülün atom bağları seçici olarak yeniden düzenlenebilecek. Devrim niteliğindeki gelişme sayesinde moleküler makineler alanında heyecan verici olasılıklar doğacak.
Moleküller atomlar ve bunların belli sırayla hizalanmalarıyla oluşuyor. Oksijen gazı aynı oksijen atomunun kendi içinde bağlanmasıyla oluşurken, şeker karbon,oksijen ve hidrojen atomlarının belli sırayla bağlanmalarıyla oluşuyor.
Bilim insanları bir süredir seçici kimya adını verdikleri ve tam olarak istedikleri kimyasal bağları oluşturmaya yarayan bir teknoloji üzerinde çalışıyor. Böylece kompleks moleküllerin üretimi sağlanarak, özel görevler için cihazlar da tasarlanabilir.
Moleküler makineler 2016 Nobel Kimya Ödülü’nün sahibi olan Hollandalı bilim insanı Ben Feringa tarafından ortaya atıldı. Hollandalı bilim insan saniyede 12 milyon tur atan moleküler motorlardan güç alan moleküler araba üretti. Günümüzde bilim insanları dişliler, makineler veya kanser hücrelerini hedefleyen moleküler makineler üretse de halen bu çalışmalar halen emekleme aşamasındadır.
Çalışmanın yazarlarına göre, bu makineleri birleştirmek “Lego bloklarını çamaşır makinelerine koyarak bunlardan istenilen ürünün kendi kendine birleşerek oluşmasını beklemeye benziyor.” Yeni çalışmada ise kimyasal bağların daha az şans eseri ve istenilen şekilde oluşması amaçlanıyor.
Araştırma yapısal izomer adı verilen moleküllere odaklandı. İzomerler aynı atomlardan oluşurken, bağlar farklı bir şekilde hizalanıyor. Bilim insanları taramalı-tünellemeli atom mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobunu ultra vakum ve 5 kelvinde bir arada kullandı. CiQUS, Santiago de Compostela’da öncül moleküller sentezlenerek tekli bakır kristali üzerindeki ultra ince sodyum klorür film üzerinde biriktirildi. Bir taramalı sonda mikroskobunun ucunu kullanarak, önce klor maskeleme gruplarını öncülden ayırdık ve karbon açısından zengin, oldukça gergin bir molekül oluşturuldu.
Ortaya çıkan bu molekülün farklı iç bağlar oluşturduğu ve kopardığı gösterildi. Mikroskobun ucuna uygulanan voltaja bağlı olarak, merkezde10 karbonlu molekül 8 karbonlu halkaya ya da iki adet 6 karbonlu halkaya dönüştürülebiliyor. Bununla beraber, reaksiyonlar tersinir olduğundan bir molekül yapısından diğerine kontrollü bir şekilde geçilebiliyor. Bu tarzda seçici ve tersinir yapı formasyonu sayesinde değişken ve kompleks görevler için moleküler makineler mümkün olacak.
“Bu bir ilk. Bu sayede tek bir molekül üzerinde farklı bağların seçiciliği ilk kez sağlandı. Voltajın büyüklüğüne bağlı olarak merkezdeki molekülün sağında veya solunda istediğimiz molekülü oluşturabiliriz,” diyor IBM Research’den bilim insanı ve araştırmanın kıdemli yazarı Leo Gross.
Gelecekte bu teknoloji sayesinde taşıyıcı nano makinelerin üretimi ve kimyasal dönüşümü sağlanabilir.
Araştırma Science dergisinde yayınlandı.
Kaynak: IBM Research“1
Vay canına, fizik kanunları bile değişebilir!