Biyonik Parçacıklar, Güneş Işığını Yakıta Çevirebilmek İçin Kendi Kendilerine Birleşiyorlar!

Bu yazı, University of Michigan isimli kaynaktan birebir çevrilmiştir. Çevirmen tarafından, metin içerisinde (varsa) açıkça belirtilen kısımlar haricinde, herhangi bir ekleme, çıkarma veya değişiklik yapılmamıştır. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Terminatör gibi kurgusal robotlardan ilham alan Michigan ve Pittsburgh Üniversiteleri'nden bir araştırma ekibi, yarı iletkenler ve proteinlerden oluşan ilk biyonik parçacığı üretti. Bu parçacıklar, bitkilerin güneş ışığını yakıta dönüştürmesi işleminin temelini yeniden canlandırıyorlar. Michigan Üniversitesi'nde Florence B. Cejka Mühendislik Profesörü olan ve deneyi yürüten Nicholas Kotov şöyle söylüyor: 

İnsanların güneş enerjisini yapay maddeler ya da organizmalar kullanarak biyoyakıta dönüştürme çabaları düşük verim getiriyor.

Biyonik bir yaklaşım bunu değiştirebilir. Hâlihazırda ışık enerjisini elektron enerjisine dönüştürebilen biyonik parçacıklar, inorganik maddelerin gücünü, kimyasal işlevleri evrim yoluyla hayli gelişmiş olan biyolojik moleküllerle harmanlar. 

Ekip önce güneş pillerinde sıkça kullanılan bir yarı iletken olan kadmiyum tellürid ile bitkilerin fotosentezde elektronları iletmek için kullandığı bir protein olan sitokrom C'yi birleştirecek parçacıklar tasarladı. Bu birleşim yoluyla, bu yarı iletken güneş ışığını elektrona çevirebilir ve sitokrom C bu elektronu, örneğin kirlenmeleri önleyecek ya da yakıt üretecek kimyasal tepkimelerde kullanmak üzere çekebilir. 

Tepkimeleri yürütmek için, sitokrom C molekülleri ve kadmiyum tellürid nano parçacıklarının elektron alışverişi yapması gerekmektedir. Bu süreç bileşenler birbirlerine bağlı olduğu zaman en etkin haline gelecekti, bu sebeple ekip süper parçacık oluşturmak üzere kendiliğinden birleşecekleri şekilde bir süreç tasarladı. 

Simülasyonları yürüten Stuart W. Churchill Kimya Mühendisliği Profesörü ve U-M'den Sharon Glotzer, kendiliğinden birleşen sistemi, küçük ölçekte güçlü olan ancak yapı büyüdükçe zayıflayan çekici güçler kullanarak yaşayan hücrelerin oluşturduğu yüzeylerle karşılaştırıyor. Kotov'un ekibi yarı iletken parçacıkların ve proteinlerin doğal hallerinde kabaca 100 nanometre (0.0001 milimetre) çapında daha büyük parçacıklar oluşturmak üzere birleştiğini doğruladı. 

Ekip test tepkimeleri için bu formülü ilerletti. Biyonik parçacıkların, güneş enerjisini kullanarak kimyasal tepkimeler oluşturabileceğini göstermek için kirletici özellikteki nitratı, nitrit ve oksijene çevirdiler. Bu süreç için yarı iletken ve sitokrom C, ekibin süper parçacıkların içine dâhil ettiği diğer enzimlerin yardımına ihtiyaç duyuyordu. Glotzer şöyle söylüyor:

Biyolojik ve inorganik parçaları her iki tarafın niteliklerini bir araya getirecek şekilde birleştirdik ve her birinin tek başına yaptığından daha iyisini elde ettik.

Sitokrom C'ye ait elektronların gücü ile enzim, nitrat moleküllerinden oksijeni çıkarabildi. Bitkilerde fotosentezi tamamlayan yapılar gibi, biyonik parçacıklar enerji yönetiminde geri kaldı.

Doğa, bitkilerde bu çalışan parçaları sürekli olarak yeniliyor ve kendiliğinden birleşen sistem aracılığı ile bu parçacıklar da kendilerini yenilemeye başlayabilecek. Kotov parçacıkların kullanım ile yıpranması sonrası yeniden birleşmesine zaman tanıyacak şekilde çalışma potansiyeline sahip olduklarını söyledi. Kendiliğinden birleşmenin, iki yapı taşının benzer boyutta ve yükte olması dolayısıyla gerçekleştiğini açıkladı. Sözlerine şöyle devam etti:

Eğer inorganik nanoparçacıklar çok küçük olursa birleşmezler. Çok büyük olursa proteinleri açığa çıkarırlar. Nanoparçacıklarla proteinler zıt yüklere sahip olursa, büyük kümeler oluştururlar ve çözelti dışında kalırlar.

Glotzer artık birleşme işinin nasıl çalıştığını anlayabildiklerini söyledi: 

Şartları iyileştirecek ve farklı nanoparçacık-protein sistemleri türleri üzerine bulduklarımızı genişletecek tasarım ilkeleri bulabiliriz.

Amaçlarımızdan biri, var olan enerji altyapısının büyük kısmının sıfır net karbon emisyonu ile çalışmaya devam etmesine izin verecek şekilde karbondioksit ve suyun doğal gaza çevrilmesi. Fakat ekip sadece yapay fotosentez uygulamalarından fazlasını düşünüyor. Kotov şöyle söylüyor:

Bu tasarım prensipleri, biyolojik organizmalar ve inorganik makinelerin ana yapı taşlarından başlamak üzere ileride farklı biyonik sistemlere rehber olması için kullanılabilir. Çok büyük olasılıkla geleceğin Terminatörünün bu tür yapı taşlarından başlayarak oluşturulması gerekecek.
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
Kaynaklar ve İleri Okuma

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 25/08/2019 09:31:42 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/2527

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Soru Sorun!
Öğrenmeye Devam Edin!
Evrim Ağacı %100 okur destekli bir bilim platformudur. Maddi destekte bulunarak Türkiye'de modern bilimin gelişmesine güç katmak ister misiniz?
Destek Ol
Gizle
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Evren'in merkezi olmamamız bir yana, hiçbir özel yaratılışa sahip olmayışımız bizim için bir şoktur. Bir çeşit kilden yola çıkıp, şu anki maymun mertebesine ulaştık. Bu gerçek hoşumuza gitmiyor.”
Douglas Adams
Geri Bildirim Gönder