Fotonik Kristaller: Bazı Canlılara Renklerini Veren Yapılar
![Fotonik Kristaller: Bazı Canlılara Renklerini Veren Yapılar](https://cdn.evrimagaci.org/4OVgxGuvw-hPoSmDqpJGMXsgZhI=/250x0/storage.evrimagaci.org%2Fold%2Fcontent_media%2F03927bb778b1d1939896a3dc468f286e.jpeg)
- Özgün
- Biyofizik
- Fotobiyoloji
Özellikle fen bilimleri birbirinden tamamen bağımsız olmayan bilim alanlarıdır. Doğadaki birçok şeyi açıklarken tek başına biyoloji yeterli olmamaktadır. Bunun nedeni canlıların yer aldıkları evrenin bir parçası olarak cansızlarla aynı fizik ve kimya yasalarına bağlı olmalıdır.
Doğada gözlem yaptığımızda da ilk dikkat çeken ayrıntı ışığın insan gözüne yapmış olduğu o muazzam renk cümbüşüdür. Bu renkler nereden gelmektedir? Doğal olarak en belirgin yanıt pigment denilen maddeler olacaktır. Bu maddeler görünür ışık altında yer alan belli ışıkları (mor ışıktan kırmızı ışığa kadar) soğurabilirler ve yansıtabildikleri ışık halinde de görünürler. Damarlarımızda oksijeni kendisine bağlamakla görevli olarak dolaşan bir protein olan hemoglobini aklınıza getirin, ortasında demir elementi taşıyan bu kırmızı protein kırmızı renkli görünürken aynı yapıda olup da bu sefer ortasında demir yerine magnezyum elementi barındıran klorofilin de yeşil renkli olması rastlantı değildir. Klorofil mor-mavi ve kırmızı ışığı soğurur, buna karşılık yeşil ışığı yansıtır; biz de yaprakları bu sayede yeşil renkte görürüz.
![](https://cdn.evrimagaci.org/6dRXwUkiyaHbEc79yMxWtWiYvE0=/825x0/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fuploads%2Fphotos%2F39068102_gsafapng.png)
Pigmentler haricinde hayvanlarda renklenmede işlev gören başka şeyler de vardır. Burada esas olarak bu yapılardan bahsedeceğiz. Fotonik kristaller dielektrik (yalıtkan) sabitinin periyodik olarak değiştiği yapılardır. Son yıllarda ışığın kontrol edilerek istenilen değişikliklerin yapılmasını ve birbirinden değişik optik uygulamaların ortaya çıkmasını sağladığı için bu yapılar modern teknolojinin gelişiminde oldukça önem kazanmıştır. Fotonik kristaller bant aralığı yönünden yarıiletkenlerle benzerlik gösterirler. Bu durumda, yarıiletken malzemelerdeki elektronların yerini, fotonik kristallerde fotonlar alır. Bu nedenle bu maddeler içinde ışığın yayılımını anlamak için, periyodik ortamlarda dalga yayılımının incelenmesi gerekir. Fotonik kristaller bir, iki ya da üç boyutta periyodik olabilirler.
![](https://cdn.evrimagaci.org/bPygwst7XLAmVZvsjRjH-WRmYgI=/825x0/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fuploads%2Fphotos%2F39100602_fs1dpng.png)
Fotonik kristaller başlangıçta yapay maddeler olarak düşünülmesine rağmen doğada var oldukları artık bilinmektedir. Doğada fotonik kristallerin bulunmasına rağmen, bilim adamları fotonik yapıları ancak 20. yüzyılda yapay olarak üretebilmişlerdir. Doğaya baktığımız zaman özellikle bazı canlıların renklenmesinde bu yapıların işlevselliği daha net görülebilmektedir. Bazı kelebek kanatları ve tavus kuşu tüyleri renk pigmentleri içermediği halde fotonik kristaller sayesinde çeşitli renklenmelerle karşımıza çıkmaktadırlar.
Kristallerde ışığın nasıl kırıldığı ilk Bragg tarafından açıklanmıştır. Bu yüzden Bragg Yasası olarak da bilinir. Bu kısım biraz optik konusuna girmektedir. O yüzden çok fazla detaya giremeyeceğim. Kısaca demek gerekirse kristal üzerine gönderilen ışınlar kristalde kırınıma uğrayarak saçılır. Bu saçılan ışın bir film üzerine düştüğünde kırınım desene oluşmuş olacaktır. Bu kristaller bir kelebeğin kanadında yer aldığında ise oluşmuş olan bu kırınım deseni kanadın rengini meydana getirmiş olacaktır.
![](https://cdn.evrimagaci.org/sQWFFQ25yzpoi1FTmr3qYtKNepM=/825x0/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fuploads%2Fphotos%2F39128635_sfsd1png.png)
Kelebeklerin kanatlarında renklenmeyi sağlayan bu kristaller farklı türlerde yapılan çalışmalarda elektron mikroskoplarında incelenmiştir. Elektron mikroskopları genel olarak iki tiptedir. SEM (Taramalı elektron mikroskobu) morfolojisi hakkında bilgi alınmasını sağlarken TEM (Transmisyon elektron mikroskobu) kesit alınarak daha detaylı incelenmesine olanak sağlamıştır. Aşağıdaki fotoğraflarda sırasıyla SEM'de ve TEM'de kristal yapıları görülmektedir. Fotoğraflar P. sesotris türüne aittir.
![](https://cdn.evrimagaci.org/jD4yIwgZnB2oZPfezOoal3uoNMg=/825x0/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fuploads%2Fphotos%2F39152276_fss1dpng.png)
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 3
- 2
- 2
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- K. Michielsen, et al. (2020). Gyroid Cuticular Structures In Butterfly Wing Scales: Biological Photonic Crystals. Journal of the Royal Society İnterface, sf: 85–94. | Arşiv Bağlantısı
- J. W. S. Rayleigh. (2020). On The Remarkable Phenomenon Of Crystalline Reflexion Describe, By Prof. Stokes. Philosophical Magazine and Journal of Science, sf: 256–265. | Arşiv Bağlantısı
- G. Tayeb, et al. (2020). Structural Colors In Nature And Butterfly-Wing Modeling. Optics and Photonics News, sf: 38-42. | Arşiv Bağlantısı
- P. Vukusic, et al. (2020). Photonic Structures In Biology. Nature, sf: 852-855. | Arşiv Bağlantısı
- E. Yablonovitch. (1987). Inhibited Spontaneous Emission Insolid-State Physics And Electronics. Physical Review Letters, sf: 2059–2062. | Arşiv Bağlantısı
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 08/09/2024 02:18:40 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/3966
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.