Cambridge Üniversitesi’nden bir ekip tarafından yapılan bu cihaz, kuantum noktaları adı verilen küçük yarı iletken nanokristalleri ve moleküler yapιştιrιcι kullanarak altın nanop∂rç∂cιkIarını bir araya getiriyor. Bileşenler, incelenecek molekül ile suya eklendiğinde kimyasal reaksiyonların gerçek zamanlı izlenmesini sağlayan kararlı ve güçlü bir araç halinde saniyeler içinde kendiliğinden birleşiyor.
Kamera, yarı iletkenler içinde ışığı toplayarak, fotosentezdeki olay zinciri gibi elektron aktarım süreçlerini indükleyebildi ve bu, entegre altın nanop∂rç∂cιk sensörleri ve spektroskopik teknikler kullanılarak izlenebildi.
Kamera daha önce teorize edilmiş ancak doğrudan gözlemlenmemiş kimyasal türleri gözlemlemek için kullanılabildi. Ayrıca bu araç vasıtası ile yenilenebilir enerji için kullanılan fotokataliz ve fotovoltaiklerin geliştirilmesi gibi olası uygulamalar adına çeşitli molekülleri incelenebilir.
Doğa, sınırlarını ayarlayabilen süreçler aracılığıyla karmaşık yapıların gruplarını moleküler ölçekte kontrol eder. Ancak bu süreçleri laboratuvarda taklit etmek genellikle zaman alıcı, pahalı ve karmaşık prosedürlere bağlıdır.
Cambridge’in Yusuf Hamied Kimya Bölümü’nden araştırmayı yöneten Profesör Oren Scherman, üstün özelliklere sahip yeni malzemeler geliştirmek için, genellikle farklı kimyasal türleri bir araya getirerek istenilen özelliklere sahip hibrit bir malzeme ortaya çıkarılacağını ancak bu hibrit nanoyapıları elde etmenin zor olduğunu ve genellikle kontrolsüz büyüme veya kararsız malzemelerle sonuçlanacağını iddia ediyor.
Scherman, Cavendish laboratuvarı ve Londra üniversitesindeki diğer araştırmacılar, daha büyük nanop∂rç∂cιkIarın birleşimini kontrol etmek için küçük yarı iletken nanokristaller kullandılar. İşlem, ışıkla etkileşime giren geçirgen ve kararlı hibrit malzemelerin oluşmasına yol açtı. Kamera, fotokatalizi gözlemlemek ve ışık kaynaklı elektron transferini izlemek için kullanıldı.
Ekip, nanokameraları yapmak için, gözlemlemek istedikleri molekülle birlikte tek tek bileşenleri oda sıcaklığındaki suya ekledi. Daha önce, altın nanop∂rç∂cιkIarı kuantum noktalarının yokluğunda moleküler yapιştιrιcι ile karıştırıldığında, bileşenler çok sayıda bir araya geldi ve çözeltiden düştü.
Bununla birlikte, araştırmacılar tarafından geliştirilen strateji ile kuantum noktaları, yarı iletken-metal hibritlerinin kendi boyut ve şekillerini kontrol etmesi ve sınırlaması için bu nanoyapıların birleşmesine aracılık etti. Ayrıca bu yapılar haftalarca stabil kaldı.
Araştırmacılar bileşenleri karıştırdığında, kimyasal reaksiyonları gerçek zamanlı olarak gözlemlemek için spektroskopi kullandı. Kamerayı kullanarak, radikal türlerin (eşlenmemiş elektrona sahip molekül) oluşumunu ve iki radikalin tersinir bir karbon-karbon bağı oluşturduğu (sigma dimerik viologen türleri gibi) ve bunların birleşme ürünlerini gözlemleyebildiler. Son türler teorize edilmiş ancak hiçbir zaman gözlemlenmemiştir.
Melville Laboratuvarı Direktörü Scherman’a göre bu cihaz önemli birçok malzeme ve kimya dahil olmak üzere çok çeşitli süreçlerin kilidini açacak. Sürdürülebilir teknolojiler için Yarı iletken ve plazmonik nanokristallerin tam potansiyeli keşfedilebilecek, bu da aynı anda fotokimyasal reaksiyonları indükleme ve gözlemleme fırsatı sunacak.
Scherman laboratuvarındaki araştırmacılar şu anda bu hibritleri yapay fotosentetik sistemlere ve elektron transfer süreçlerinin doğrudan gerçek zamanlı olarak gözlemlenebildiği (foto)katalize doğru daha da geliştirmek için çalışıyorlar. Ekip ayrıyeten, pil uygulamaları için elektrot ara yüzlerinin yanı sıra karbon-karbon bağı oluşum mekanizmalarını da araştırıyor.
Ayşe Nur ESEN
