Katalog

Altın: Nanoteknolojinin Hizmetinde Soylu Bir Metal Nanoteknoloji sayesinde “ışıklı ağaç”ların yetiştirilmesi gündemde. Aydınlatma için kentlerde yüz binin üstünde lamba kullanılıyor ve milyonlarca liralık enerji tüketiliyor. Güneş enerjisinden yararlanarak fotolüminesans yapan ağaç geliştirmek, bu ağaçları şehirlerin aydınlatılmasında geleneksel lambaların ve LED’lerin yerine kullanmak üzere çalışmalar başladı. Doç.Dr. Nihal Sarier (İstanbul Kültür Üni.) Prof.Dr. Emel Önder (İstanbul Teknik Üni.) Altın nanotaneciklerin çevrelerinde büyük bir elektromanyetik alan yarattıkları bilinmektedir. Nano boyuttaki altın, görünür ışık bölgesindeki fotonlarla uyarıldığında, atomların en dış yörüngelerindeki elektronlar kazandıkları enerji ile daha yüksek enerji düzeylerine sıçrayıp, geri dönerken soğurdukları enerjinin bir kısmını belirli bir dalga boyunda çevreye yaymaktadır. Fotolüminesans olarak bilinen bu olay, altın nanotaneciklerin yarattığı elektromanyetik alan içinde süreklilik kazanmaktadır. Taiwan’da bir grup araştırmacı, toksik olmayan yöntemlerle altın nanotanecikler üretti. Elde ettikleri nano altını bir akvaryum bitkisi olan klorofilce zengin Bacopa caroliniana’nın yapraklarına enjekte ederek, bitkinin ışık altında fotolüminesans davranışını incelediler. Işıksever bir bitki olan Bacopa caroliniana’nın nano altın ilavesinden sonra beyaz ışık altında Lycurgus Kasesi gibi kırmızısarı aralığında ışık yaydığını, morötesi ışık altında yapraklardaki altın taneciklerin mavi ışık verdiğini, bu ışığın da klorofil moleküllerini aktifleştirerek hem fotosenteze hem de kırmızı ışık yayılmasına yardımcı olduğunu ispatladılar[3]. Büyük şehirlerde aydınlatma için yüz binin üstünde lamba kullanıldığını, bunun milyonlarca liralık enerji tüketimine, yüz bin tonun üstünde karbondioksitin havaya salınmasına neden olduğunu vurgulayan araştırmacılar, güneş enerjisinden yararlanarak fotolüminesans yapan ağaç geliştirmek, bu ağaçları şehirlerin aydınlatılmasında geleneksel lambaların ve LED’lerin yerine kullanmak üzere çalışmalarını sürdürdüklerini açıkladılar. Biyo LED olarak sınıflandırılan bu yeni buluş Nanoscale A ltın olağanüstü güzelliği ve kıymeti ile insanların gönlünde yer edinmiş, insanlık tarihinin bilinen en eski elementlerinden biridir. Yoğunluğu 19.3 gcm3, erime noktası 1064°C olan altın metalinin elektriksel direnci çok düşük (0.000000022ohm.m), termal iletkenliği çok yüksektir (310 W m1 K1). Altın, tüm metaller içinde paslanmaya karşı en yüksek dirence sahiptir. Altın, yalnızca 0.000018 cm kalınlığında çok ince levha haline getirilebilir. Yaklaşık 500 gram altından 80 km uzunluğunda, 0.0005 cm çapında çok ince tel çekilebilir. Altın metali bu eşsiz özelliklerini atomik ve elektronik yapısına borçludur. Atom numarası 79 olan Altın atomlarının (sembolü:Au) çekirdeğinde 79 proton, çekirdek etrafında 79 elektron bulunur. Altın atomlarının en dışta bulunan elektronlarının görünür ışık ile uyarıldıklarında sarı dalga boyunda ışık yayması sayesinde altının ünlü sarı rengi ortaya çıkar. İnsanlık tarihinin başlangıcından bugüne kadar altın yataklarından 165.000 ton ya da hacimsel olarak 8.500 m³ altın çıkarılmıştır. Halen dünyada, altının % 50’si mücevher imalatı, % 40’ı yatırım aracı olarak, % 10’u endüstriyel amaçlarla kullanılmaktadır. Nanoteknoloji bilim ve teknolojinin yeni bir dalı olarak kabul edilmekle birlikte, altın nanotaneciklerin boyutları ve yapıları bilinmeksizin binlerce yıldır üretildiği arkeolojik bulgulardan anlaşılmaktadır. Altın nanotaneciklerin kullanıldığı bazı cam eserler eski Roma’dan günümüze ulaşmıştır. Romalı sanatçılar altın tuzlarını (AuCl ve AuCl3) eritilmiş haldeki cama katarak nano ve mikro boyutta altın taneciklerin oluşmasını sağlayabildi. Böylece, beyaz ışığı soğuran altın taneciklerin, tane iriliğine bağlı olarak yakut kırmızısı ile mor ışık aralığında ışık yaydığı Lycurgus Kasesi gibi kıymetli sanat eserleri üretmişlerdir (bkz. Şekil 1) [1]. a b Şekil 1. Lycurgus Kasesi: Romalılara ait 4. yüzyıldan kalma bu ünlü kase zeytin yeşili renktedir. Işığa tutulduğunda cam içindeki altın tanecikler beyaz ışığı soğurup, kırmızı ışık yayar. Altın taneciklerin büyüklük dağılımına bağlı olarak, yayılan ışık yakut kırmızı ile mor arasında değişim gösterir. CBT 1239 / 14 17 Aralık 2010 Şekil 2. (a)Faraday’ın hazırladığı nanotanecikli altın kolloid örneklerin kendisi tarafından çekilen fotoğrafları... Farklı tane büyüklüğündeki ve farklı derişimlerdeki altın kolloidlerin renklerinin birbirinden farklı olduğu görülüyor; (b) Faraday karşılaştırma amacı ile soldaki altın kolloidin yanına içinde pembe boya çözeltisi olan bir şişe koyuyor. Altın kolloid, ışığın saçılmasına neden olurken, pembe boyalı suda böyle bir etki gözlenmiyor [3]. Nanoteknolojinin gelişmesinde en büyük adım 185657’de Michael Faraday (17911867) tarafından atılmıştır. Faraday, 100nm’den daha küçük altın nanotanecikler içeren sulu koloidal karışımlar hazırlamayı başarmış, bu karışımların olağanüstü optik ve elektriksel özelliklere sahip olduğunu belirlemiştir. Faraday, altınsu koloidal karışımların optik ve elektrik özelliklerini çok ince altın yaprakların özellikleri ile karşılaştırmış, yoğun çalışmalar sonucunda altının koloidal özelliklerinin yığınsal haldeki özelliklerinden farklı olmasının koloidal altının tanecikli yapısı ile ilişkili olduğu sonucuna ulaşmıştır [2]. Bu olağanüstü buluşun yapıldığı on dokuzuncu yüzyılda altın taneciklerin boyut dağılımının belirlenmesi ve kontrol edilmesi mümkün değildi. Günümüzde mikroskobik yöntemlerin hızla gelişmesi, ta Şekil 3. Altın nanotanecikler ağaçları sokak lambalarına dönüştürecek. ne boyut dağılımlarının tayini ve kontrolü gibi yöntemlerin keşfi sayesinde, istenilen büyük dergisinin Ekim 2010 sayısında yayımlanmış, şimdiden bülükte altın nanotanecik elde edilebilmektedir. Bu sayede na yük bir ilgi uyandırarak çeşitli popüler bilim dergileri ve innoteknoloji çalışmalarında, kanser tedavisinden iklim de ternet sitelerinde araştırmacılar ile yapılan röportajlara yer ğişikliğine kadar çok önemli sorunların çözümünde altın me verilmeye başlanmıştır. talinden yararlanılmakta, buluşlar birbirini izlemektedir. Kaynaklar: Nano büyüklükte altının (nano altın) kullanıldığı yerCW. Corti, RJ Holliday, DT Thompson, Developing New ler: i) Esnek elektronik malzeme üretimi için nano altın içe Industrial Applications for Gold: Gold Nanotechnology, Gold ren mürekkepler, ii) Elektronik cihazlarda kullanılmak üze Bulletin, 35(4): 111117, 2002. Michael Faraday, Experimental Relations of Gold( and re üretilen altın nanoteller, iii) Kanser karşıtı ilaçların tatbiki ve kanser hücrelerinin yok edilmesinde nano altın, iv) Other Metals) to Light, Philosophical Transactions of the hava ve su kirliliğini önlemeye yönelik katalizör üretimi, v) Royal Society of London, 1857. RD. Tweney, Discovering Discovery: How Faraday Elektriksel iletken ve antimikrobiyal tekstiller, vi) Yakıt pilFound the First Metallic Colloid, Perspectives on leri vb gibi uzayıp giden bir liste oluşturmaktadır. Belirtilen Science,14(1): 97119, 2006. uygulamaların insan yaşamında yaratacağı iyileşmeler farkYH. Su, SL. Tu,SW. Tseng,YC. Chang, SH. Change, lı yazıların konusu olabilecek derinlikte ve ilginçliktedir. Bu WM. Zhang, Influence of surface plasmon resonance on the yazıda nano altının optik özellikleri ile ilgili çok yeni çalış emission intermittency of photoluminescence from gold nanoseaurchins, Nanoscale, 2010. malardan birini paylaşacağız.