Fizikçiler Büyük Gizemi Çözdü: 20 Yıllık Gizem Çözüldü

Öne Çıkan İçerikler

Fizikçiler Büyük Gizemi Çözdü: 20 Yıllık Gizem Çözüldü

Araştırmacılar nihayet uzun zamandır aranan nanoparçacık yapısını oluşturmayı başararak özel niteliklere sahip yeni malzemelere kapı araladı.

Alex Travesset’in yeni nanomalzemeleri incelemek ve benzersiz özelliklerini ölçmek için en son teknoloji ürünü aletlerle dolu pırıl pırıl bir araştırma laboratuvarı yok.

Iowa Eyalet Üniversitesi’nde fizik ve astronomi profesörü olan ve ABD Enerji Bakanlığı’nın Ames Ulusal Laboratuvarı’na bağlı olarak çalışan Alex Travesset, yeni nanomalzemelerin davranışlarını anlamak için geleneksel laboratuvar aletlerini kullanmak yerine bilgisayar modellerine, denklemlere ve şekillere güveniyor.

Bir araştırma projesine katıldığında, genellikle bu hesaplama yöntemlerini kullanarak nanoparçacık montajının ayrıntılı analizlerine katkıda bulunur. Travesset’in teorik fizik alanındaki uzmanlığı, nanomalzemeler içinde işleyen karmaşık süreçler hakkında değerli içgörüler ve anlayışlar sağlamasına olanak tanıyor.

Örnek olarak: Travesset’in “Chiral Tetrahedra” hesaplamaları ve çizimleri Nature dergisinde yeni yayınlanan bir araştırma makalesinin parçasıdır. Bu hesaplamalar, katı bir silikon alt tabaka üzerinde dörtyüzlü şekilli altın nanoparçacıklar içeren bir çözeltinin kontrollü buharlaşmasının nasıl fırıldak şeklinde, iki katmanlı bir yapıya dönüşebileceğini gösteriyor.

Alex Travesset


Teorik fizikçi Alex Travesset, nano yapıların nasıl bir araya geldiğini açıklamak için bilgisayar modelleri, denklemler ve bilimsel figürler kullanıyor. Kredi: Christopher Gannon/Iowa Eyalet Üniversitesi

Nano yapının kiral olduğu, yani ayna görüntüsüyle aynı olmadığı ortaya çıktı. (Klasik örnek bir el ve onun yansımasıdır. Başparmaklar zıt taraflarda yer alır ve bu yüzden bir el diğerinin üzerine bindirilemez. Kiralite budur).

Travesset, kiral özelliklere sahip kararlı bir nano yapı üretmenin büyük bir mesele olduğunu söyledi.

Araştırmacılar yaklaşık 20 yıldır kiral nanoyapıları bir araya getirmeye çalışıyorlar – araştırmacıların nanoyapılar üzerinde çalıştıkları süre kadar. Nature makalesine göre, bu tür yapılar “alışılmadık optik, mekanik ve elektronik özelliklere” sahip özel olarak tasarlanmış malzemelere yol açabilir.

Sanal bir bilimsel konferans sırasında Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign’den projenin baş araştırmacılarıyla tanışan Travesset, bu yeni kiral yapının gerçek dünyada var olabileceğinden bile emin değildi.

ngcb2 Fizikçiler Büyük Gizemi Çözdü,20 Yıllık Gizem,gizem,Alex Travesset,kiralite
Teorik fizikçi Alex Travesset, nano yapıların nasıl bir araya geldiğini açıklamak için bilgisayar modelleri, denklemler ve bilimsel figürler kullanıyor. Kredi: Christopher Gannon/Iowa Eyalet Üniversitesi

“Bu çok açık bir yapıydı” dedi. “Genellikle nanoparçacıklarda bu yapılar asla kararlı değildir.”

Ancak bu yapı “farklı türde elektrostatik kuvvetler tarafından bir arada tutuluyordu” dedi Travesset. “Süreklilikleri açısından sıra dışıydılar.”

Yapının kiralitesi, üstte hava ve altta katı bir yüzey olmak üzere iki farklı alt tabakaya sıkıştırılmasıyla mümkün oldu. Michigan Üniversitesi’nde yapılan optik ölçümler, polarize ışığa yanıt olarak çok güçlü bir kiro-optik etki rapor ederek kiraliteyi doğruladı.

Travesset, “Kiral optik tepkiye sahip bu çok açık yapı çok önemliydi” dedi. “İnsanlar bunu uzun zamandır yapmaya çalışıyordu. Ancak yapı her zaman kararsızdı ya da gerçekleştirilemezdi. Bu, bunun başarıldığının ilk örneği.”

Yine, büyük bir olay

Travesset, “Nanoparçacıklarla ilgili her konuda çalışan bir teorisyen olarak, kiral olan nanoparçacık düzenlemelerinin nasıl bir araya getirilebileceğiyle her zaman ilgilenmişimdir” dedi.

Nature makalesine göre, bu kiral nanoyapıların “benzersiz topolojisi ve fiziği”, “nanoparçacıklardan kendi kendine montajlarını oldukça aranan ancak zorlu hale getiriyor”.

Travesset, araştırma grubundaki deneycilerin keşiflerini geliştireceklerini, nanoyapının özellikleri hakkında daha fazla bilgi edineceklerini ve potansiyel olarak, örneğin optik uygulamalar için kaplamalarda nasıl kullanılabileceklerini öğreneceklerini söyledi.

Travesset, modelleri, denklemleri ve şekilleriyle çalışan nanoparçacık teorisyenleri için de yapılacak çok iş olduğunu söyledi.

“Bazı başarılara rağmen, teori bir şekilde geride kalıyor” dedi. “Henüz nanoparçacık bazlı malzemeleri yalnızca teorik/hesaplamalı modellerden tasarlayabileceğimiz bir konumda değiliz. Aslında, diğer meslektaşlarım ve ben bu zorluğu ele almak için sekiz haftalık bir çalıştay düzenliyoruz.”

Araştırmacılar, özel niteliklere sahip yeni malzemelere kapı aralayan uzun zamandır aranan bir nanoparçacık yapısını nihayet oluşturmayı başardı.

Alex Travesset, Iowa Eyalet Üniversitesi’nde fizik ve astronomi profesörü olan ve ABD Enerji Bakanlığı’nın Ames Ulusal Laboratuvarı’na bağlı olarak çalışan bir teorik fizikçidir. Travesset, yeni nanomalzemelerin davranışlarını anlamak için geleneksel laboratuvar aletlerinin yerine bilgisayar modelleri, denklemler ve şekiller kullanmaktadır.

Travesset, genellikle nanoparçacık montajının ayrıntılı analizlerine katkıda bulunarak hesaplama yöntemlerini kullanmaktadır. Bu sayede nanomalzemelerdeki karmaşık süreçler hakkında değerli içgörüler sağlayabilmektedir.

Son bir araştırma projesinde, Travesset’in “Chiral Tetrahedra” hesaplamaları ve çizimleri, katı bir silikon alt tabaka üzerinde dörtyüzlü şekilli altın nanoparçacıklar içeren bir çözeltinin kontrollü buharlaşması sonucunda nasıl fırıldak şeklinde, iki katmanlı bir yapıya dönüşebileceğini göstermektedir.

Bu yeni nanomalzemelerin kiral özelliklere sahip olduğu ortaya çıkmıştır, yani ayna görüntüsüyle aynı olmadıkları anlaşılmıştır. Kiral bir yapı örneği olarak, bir el ve onun yansımasını düşünebiliriz. Başparmaklar zıt taraflarda yer aldığı için bir el diğerinin üzerine tam olarak yerleştirilemez. Bu özelliğe kiralite denir.

Kiral bir nano yapı üretmek, uzun süredir çözülemeyen bir sorundu. Araştırmacılar bu tür yapıların “alışılmadık optik, mekanik ve elektronik özelliklere” sahip özel malzemelere yol açabileceğini belirtmektedir.

Travesset, Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign’den projenin baş araştırmacılarıyla bir bilimsel konferansta tanıştığında, bu yeni kiral yapının gerçek dünyada var olabileceğinden bile emin değildi.

Ancak yapı, farklı türde elektrostatik kuvvetlerle bir arada tutulabiliyordu. Travesset’e göre, bu yapılar süreklilikleri açısından olağandışıydı.

Michigan Üniversitesi’nde yapılan optik ölçümler, yapının kiral olduğunu doğrulayarak, polarize ışığa karşı güçlü bir kiro-optik etkiye sahip olduğunu göstermiştir.

Travesset, bu kiral yapıya sahip nanomalzemelerin benzersiz topoloji ve fiziksel özelliklere sahip olduğunu belirtmektedir. Deneylerin yapılan keşifleri geliştireceğini, nanomalzemenin özellikleri hakkında daha fazla bilgi sağlayacağını ve potansiyel olarak optik uygulamalarda kullanılabilecek kaplamalar gibi alanlarda kullanımının inceleneceğini söylemektedir.

Ancak, nanoparçacık teorisyenleri için yapılacak daha çok iş olduğunu da belirtmektedir. Nanoparçacık bazlı malzemeleri tamamen teorik veya hesaplamalı modellerden tasarlayabilme noktasına henüz gelinmediğini ifade etmektedir. Bu nedenle, bu zorluğu ele almak için bir çalıştay düzenlemeyi planladığını söylemektedir.

Kaynak: https://scitechdaily.com/a-big-deal-physicists-solve-20-year-mystery-of-stable-chiral-nanostructures/

Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı scitechdaily.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla 3. tarafların kullanımına izin verilmiştir.

Daha Fazla

Yorumlar

Bir Cevap Yazın

Popüler İçerik