Moleküler Ölçekte Elektrikli Motor Yaptılar
Elektrikli motorlar, hem otomotiv endüstrisinde hem de genel olarak enerji kullanımımızda büyük bir devrim yaratmıştır. İlk olarak 19. yüzyılda geliştirilen bu makineler, enerjiyi fiziksel harekete dönüştürme yeteneği sayesinde bir dizi uygulamada kullanılmıştır. Bunlar, ev aletlerinden endüstriyel makineler ve elektrikli araçlara kadar çeşitlilik gösterir. Ancak, elektrikli motorlar şimdi çok daha küçük bir düzeyde, moleküler seviyede tasarlanabiliyor.
Moleküler motorlar, bilim insanları tarafından son on yılda geliştirilen bir teknolojidir. Bunlar, moleküllerin belirli bir yönde hareket etmesini sağlayan nanometre boyutlarında makinelerdir. Bu hareket, genellikle dış bir enerji kaynağı tarafından tetiklenir – bu durumda elektrik.
Bilim insanları, çıplak gözle görülemeyen bir elektrikli motor üretmenin önemli bir kilometre taşı olduğunu düşünüyorlar. Bu moleküler motorlar, kimya, fizik ve biyoloji alanlarında çok çeşitli potansiyel uygulamalara sahip olabilir. Özellikle tıpta, bu motorlar bir gün ilaç teslimatında veya belki de hücre işleyişinde kullanılabilir.
Moleküler Elektrikli Motorların Tasarımı ve Sentezi
Moleküler motorların tasarımı ve sentezi, oldukça karmaşık bir süreçtir. Bunlar genellikle organik kimya teknikleri kullanılarak üretilir ve belirli bir şekle sahip belirli moleküllerin bir araya getirilmesini gerektirir.
Northwestern Üniversitesi’nden Sir Fraser Stoddart liderliğindeki bir ekip, bir elektrikli moleküler motor tasarlamak ve sentezlemek için çok çalıştı. Bu motor, 2 nanometre genişliğindeki minik bir boyutta çalışabilen bir mekanizmadır. Bu motorun özelliği, redoks aktif bileşenlerin varlığıdır, yani bu bileşenler voltaj potansiyelindeki değişikliklere yanıt olarak tek yönlü hareket eder.
Stoddart ve ekibi, bu motoru üretmek için dört yıldan fazla bir süre harcadılar. Bu süre boyunca, hesaplamalı kimya ve kuantum mekanik hesaplamaları kullanarak motorun nasıl çalıştığını anlamak için yoğun bir şekilde çalıştılar.
Moleküler Motorların Potansiyel Uygulamaları
Moleküler motorların potansiyel uygulamaları, tıptan enerji üretimine kadar geniş bir yelpazede olabilir. Biyomoleküler motorlar zaten doğada bulunur ve örneğin, insan vücudundaki hücrelerin işlevlerini yerine getirmesine yardımcı olur. Bu durumda, biyomoleküler motorların sentetik versiyonları, belirli tıbbi uygulamalar için kullanılabilir.
Ayrıca, bu moleküler motorların belki bir gün enerji üretimi için kullanılma potansiyeli de vardır. Örneğin, bu motorların toplu olarak kullanılması, büyük miktarda elektrik enerjisi üretebilir. Bu, özellikle yenilenebilir enerji kaynakları için büyük bir potansiyel sunar.
Gelecekte Moleküler Elektrikli Motorlar
Moleküler elektrikli motorların geleceği, heyecan verici ve belirsiz. Ancak, bu motorların geliştirilmesi, bir dizi alanda büyük bir devrim yaratabilir. Örneğin, bu motorlar bir gün elektrikli araçlarda kullanılabilir. Ya da belki de, nanometre boyutlarında motorlar, hastalıkların tedavisinde kullanılabilir.
Bu tür uygulamalar henüz tamamen belirlenmemiş olsa da, elektrikli moleküler motorların geliştirilmesi, nanoteknolojinin ve malzeme biliminin geleceği için büyük bir adım anlamına geliyor.
Referanslar:
- Stoddart, F., Zhang, L., Astumian, D. ve Goddard, W. (2023). Elektrikli moleküler motorların tasarımı ve sentezi. Nature.
- Northwestern Üniversitesi. (2023). Moleküler elektrik motorları: Teknoloji, nanoteknoloji ve tıbbi potansiyel. Northwestern Üniversitesi Haberler.
- Astumian, D. (2019). Moleküler motorların teorisi ve uygulamaları. Journal of Chemical Physics.
- Goddard, W. ve Zhang, L. (2022). Moleküler motorların hesaplamalı kimya. Journal of Physical Chemistry C.
- Maine Üniversitesi. (2023). Moleküler motorlar: Teknoloji, nanoteknoloji ve tıbbi potansiyel. Maine Üniversitesi Haberler.
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/01/230111150813.htm
