Page 18 - BİOMEDYA SAYI 02
P. 18
Canlı
Hücrelerin
Hareketi
Görüntüleniyor
2014 Nobel Kimya ödülünü kazanan
3 bilimciden biri olan Eric Betzig ve Yapay
ekibi mikroskopi alanında çığır açacak
yeni bir teknik geliştirdiler. Science
dergisinde yayımlanan makalelerine Fotosenteze Yaklaşıyoruz
göre yeni teknikle molekül düzeyinde
çözünürlük sağlanırken, ayrıca
canlı hücreler hareket halinde
görüntülenebiliyor.
Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nün Janelia Araştırma Güneş enerjisi denince aklımıza fotosentez, temelde bitkilerin Güneş ışığını enerjiye
Yerleşkesi merkezli yürütülen çalışmada çeşitli gelen, fotovoltaik ve termoelektrik çevirmelerine verilen addır. Bitkiler bu enerjiyi
ülkelerden 14 değişik grubunun katkısı da var. Şimdiye dönüşümlerdir. Ancak bu yollarla kullanarak topraktan ve havadan aldıkları su ve
kadar görülmeyen çözünürlükte ve 3 boyutlu görüntü Güneş varken elde edilen enerjiyi karbondiyoksidi, oksijen ve karbohidratlara çevirir. Bir
sağlayan “lattice-sheet” mikroskopisi, özellikle biyolojik taraftan büyürken diğer taraftan da havaya oksijen
süreçlerin canlı olarak izlenmesi ve incelenmesinde saklamakta ve Güneş yokken bu salarlar.
yepyeni yararlar sağlama yolunda. enerjiyi kullanabilmekte, büyük
Yeni teknik, Betzig tarafından geliştirilmiş olan ve teknolojik zorluklar vardır. Yapay Caltech Yapay Fotosentez Laboratuvarı’nda geliştirilen
ona Nobel kazandıran tekniklerin üstüne inşa edilmiş. fotosentez olarak da anılan yapay yaprak, suyun yanında, iki elektrot ve bir
Bunlardan biri olan PALM (photoactivated localization zardan (membrane) oluşuyor. Elektrotlardan biri
microscopy) tekniği ile daha yüksek çözünürlük araştırmalarda amaç, Güneş ışığının olan fotoanot, Güneş ışığı altında su moleküllerini
sağlamanın yolu, daha çok değil daha az ışıktan geçiyor. verimli biçimde doğrudan kimyasal oksidize ederek oksijen gazı, proton ve elektron
Yeni “lattice-sheet” tekniği gene aynı merkezde enerjiye dönüştürülmesini dolayısıyla üretiyor. Protonla elektron, fotokatot üzerinde
geliştirilmiş olan “Bessel Huzmeleri” (Bessel beams) saklanabilmesinin sağlamak birleşerek hidrojen gazı oluşturuyorlar. Aradaki plastik
yöntemine dayanıyor. Halka şeklinde bir maskeden olmaktadır. zar, hidrojen ve oksijeni ayırarak patlamayı önlüyor.
geçirilen lazer huzmeleri kırılmadan ilerlerken biçimlerini Bu sayede toplanan gazlar basınç altında borulara
bozmuyor ve dağılmıyor. Böylece son derece ince ışık pompalanabiliyor.
tabakaları oluşuyor. Ultra incelikteki ışık, bir marangozun ABD Ulusal Bilimler Akademisi’nin dergisinde (PNAS,
yuvarlak keresteden kıvrımlı masa bacağı yapmasına Proceedings of the National Academy of Sciences) Daha önceki girişimlerde ortaya ciddi bir sorun
benziyor. Mart ayında çıkan bir makalede, Kaliforniya Teknoloji çıkmaktaydı. Elektrot olarak kullanılan yarıiletken
Ultra ince ışık önce bir uzaysal ışık modülatöründen Enstitüsü (Caltech) araştırmacıları, Güneş ışığını malzemeler su içinde kısa sürede paslanarak
(SLM, Spatial Light Modulator), sonra da bazı ayna ve verimli olarak kimyasal enerjiye dönüştürebilme ve özelliklerini kaybetmekteydiler. Denenen çözümlerin
merceklerden geçirildikten sonra incelenecek örneği böylece saklayabilme yolunda önemli bir aşama hiçbiri, tatminkar bir sonuç vermemişti. Şimdi bu yeni
aydınlatıyor. Aydınlanma sırasında örnek de ultra sağlandığını bildirmekteler. film istenen bütün özellikleri sağlamış görünüyor.
ince ışık tabakasından küçük adımlarla ilerletiliyor. Nikel oksitten oluşan ve özel geliştirilen bir süreçle
Bildirildiğine göre yavaş ilerletmede 150-280 nanometre Caltech araştırmacıları, yapraklardaki kimyasal uygulanan film, koruduğu malzeme ile kimyasal
çözünürlük sağlanırken, hızlı sarsarak ilerletme süreçlerden esinlenerek elektriği ileten bir film uyum gösteriyor, suyu geçirmiyor, çok saydam,
modunda 230-370 nanometre çözünürlük ile saniyede geliştirdiklerini açıkladılar. Nikel oksitten oluşan elektriği iletiyor ve suyun ayrışmasında son derece iyi
100 görüntü alınabilmekte. Bununla birlikte Science bu film, silikon gibi yarı iletken malzemelere bir katalizör.
dergisindeki makalede verilen örnekler arasında 8 ile uygulandığında hem paslanmayı önlüyor hem
45 nanometre çözünürlük ve saniyede 300 çekim de de daha önemlisi, metan ve hidrojen gibi yakıt
bulunmakta. üretiminde reaksiyonu hızlandırıcı katalizör rolü Araştırmacıların belirttiğine göre nikel oksit filmin
Yeni tekniğin bir avantajı, çok az ışık şiddeti kullandığı oynuyor. üretimi kritik bir süreç. Saf küçük nikel topları zengin
için canlı hücrelere diğer ışıkların verdiği zararın oksijenli bir ortamda yüksek hızda argon atomları
önlenmesi oluyor. Bir başka deyişle bu teknik diğer ışıklı Saydam, yansıma yapmayan, elektriksel geçirgen, ile bombalanıyor. Çarpışma ile yüksek hızda saçılan
mikroskoplarda görülen fotoyıkama ve fototoksisite kimyasal olarak stabil ve kendiliğinde katalizör nikel atomları yarıiletken malzemenin üstüne gidip
etkilerinden kurtuluyor. olan bu film, entegre bir sistemde fotoanod uçlara yapışıyor ve bir film tabakası oluşturuyor.
Patenti alınan yeni teknik Zeisss firmasına lisanslandı. uygulandığında, doğrudan, verimli ve sürdürülebilir Nikel oksit film, şimdiye kadar bu amaçla geliştirilen
Kuruluşlar Zeiss’den mikroskop alabilecekleri gibi lisans bir biçimde, Güneş ışığından yakıt üretimi sağlanıyor. kaplama malzemelerden açık ara üstünlükler
koşullarına göre Zeiss kendi mikroskoplarını yapmak Bu sistemin alternatifi olarak görülebilen, Güneş gösteriyor ve yarı iletken malzemeler arasında sadece
isteyen araştırma kuruluşlarına da teknik destek ışığından fotovoltaik yollarla üretilen elektriğin yaygın kullanılan silikon değil, aynı zamanda galyum
verecek. hidroliz yoluyla hidrojen üretiminde kullanılması arsenit, indiyum fosfat, kadmiyum tellür ve diğerleri
Kaynakça: ve saklanması da mümkündür. Ancak verimlilik ile de uyumlu.
http://www.sciencemag.org/content/346/6208/1257998
http://www.bilimania.com/haberler/4297-kimya-nobeli-nano- az olduğu gibi, hidrojen ile oksijenin patlayıcılık Kaynakça:
mikroskopa açısından bir arada bulunması riskli bir durum yaratır.
http://spectrum.ieee.org/tech-talk/at-work/test-and-measurement/ “Yapay yaprak” olarak da anılan yapay fotosentezi http://www.pnas.org/content/105/8/2783.abstract?sid=727ecf54-
crafting-light-to-illuminate-life-from-single-molecules-on-up/?utm_ 20b5-4225-af32-e47e03193829
source=techalert&utm_medium=email&utm_campaign=103014 gerçekleştireren bu gelişme, Güneş ışığından http://www.solardaily.com/reports/One_step_closer_to_artificial_
doğrudan yakıt üretiminin yolunu açıyor. Bilindiği gibi photosynthesis_and_solar_fuels_999.html
18
