Ana sayfa 97. Sayı Bilim insanları dünyanın ilk manyetik sabununu üretti

Bilim insanları dünyanın ilk manyetik sabununu üretti

18

Hazırlayan: Büşra Ahata  / İTÜ Moleküler Biyoloji ve Genetik

Bristol Üniversitesi’nden araştırmacılar suda çözünmüş zengin demir tuzları içeren ve çözeltiye bırakıldığında manyetik alana tepki veren bir sabun geliştirdiler. Araştırmacılar nötronlar kullanarak, sabunun manyetik özelliğinin sulu çözelti içerisindeki demir açısından zengin küçük kümelerden kaynaklandığını gösterdiler. Tamamen işlevsel bir sabunda bu özelliğin bulunması, petrol sızıntılarının temizlenmesinde ve endüstriyel temizlik ürünlerinde devrim yaratacak.

Bilim insanları sabunları -ya da endüstride bilinen isimleriyle sürfaktanları- kontrol edip, çözelti içerisinde yağları suda çözme ve daha sonra sistemden uzaklaştırma yeteneklerini artırmak için uzun zamandır bir yol arıyordu. Bristol Üniversitesi ekibi daha önce, sabunların ışığa, karbondioksite; basınç, sıcaklık ya da pH değişimlerine olan duyarlılığı üzerine çalışmıştı. Ekibin son atılımı, Angewandte Chemie’de de bildirildiği gibi dünyanın manyetik alana duyarlı ilk sabunudur.

Bazı geçiş metali kompleksleri (demir gibi ağır metallerin brom ya da klor gibi halojenürlere bağlanmasıyla oluşan) ve sudan oluşan iyonik sıvı sürfaktanların, bir süreliğine mıknatıslar tarafından kontrol edildiği varsayılmıştır. Fakat sürfaktanların metalik merkezleri, çözelti içerisinde manyetik aktiflik için gerekli olan uzun süreli etkileşimleri korumak amacıyla fazlaca izole edildiğinden bu önerge sadece varsayım olarak kalmıştır.

Öncülüğünü Profesör Julian Eastoe’nin yaptığı Bristol ekibi, klor ve brom iyonlarından oluşan çeşitli sürfaktan maddeler içerisindeki demiri eriterek kendi sabunlarını üretti. Söz konusu sürfaktan maddeler, günlük yaşamda kullanılan ağız gargarası ve çamaşır yumuşatıcılarında bulunan sürfaktanlarla büyük benzerlik gösteriyor. Bunlara ek olarak demir, sabun parçacıkları içerisindeki metalik merkezi oluşturuyor.

Ekip sabunun özelliklerini test etmek amacıyla, yeni sabunu ve ondan daha az yoğun organik bir çözeltiyi içeren deney tüpüne bir mıknatıs koydu. Mıknatıs konulduktan sonra, demir açısından zengin sabun hem yer çekimiyle hem de su ve yağ arasında oluşan yüzey gerilimiyle başa çıkabildi. Yani sabun, organik çözelti içerisinde batmadan kalabildi ve manyetik enerji kaynağına ulaşabildi ki bu da onun manyetik özelliğinin kanıtıdır.

Sürfaktan geliştirilip, manyetik özellik gösterdiğinde Profesör Eastoe’nin ekibi onu Laue-Langevin Enstitüsü’ne götürdü. Laue-Langevin Enstitüsü dünyanın en iyi nötron bilim merkezi olmakla beraber en yoğun nötron kaynağının arkasındaki bilimi keşfedebilmek için ona ev sahipliği yapmaktadır.

Sürfaktanın suya eklendiğinde, misel ya da iyon kümesi olarak adlandırılan küçük kümeler oluşturduğu biliniyor. Laue-Langevin Enstitüsü’nün bilim insanları, demir açısından zengin sürfaktanların kümeleşmesinin, sabunun manyetik özelliğine sebep olduğunu doğrulamak için SANS (küçük açıyla nötron saçılması) adı verilen bir teknik kullandı.

Laue-Langevin Enstitüsü-Kimya Laboratuvarları’ndan sorumlu Dr. Isabelle Grillo; “Çözelti içerisindeki sürfaktan parçacıkları çok küçük olduklarından ışık yardımıyla görülmeleri zor. Ancak SANS ile kolayca görüldüler. SANS’ı, boyutları nanometre ile mikrometrenin onda biri arasında değişen her türlü maddenin yapı ve davranışını araştırmak için kullanıyoruz.” dedi.

Manyetik sürfaktanın uygulama alanları oldukça geniş. Manyetik devrenin açılıp kapanması gibi dış uyaranlara cevap verebilirlikleri, sürfaktanlarda geniş kapsamlı özelliklere izin verir. Elektrik iletkenliği, erime noktası, agregatların şekil-ebat ve suda çözünürlükleri bu özelliklerden birkaçı. Geleneksel olarak, sabunların endüstriyel düzenlemelerde etkin olarak kullanılmasında anahtar rolü oynayan bu faktörler; elektrik yükü eklenmesi ya da sistemin sıcaklık, pH ya da basıncındaki değişikliklerle kontrol altında tutulabilir. Tüm bu değişimler geri döndürülemez olarak sistem bileşimini ve düzenleme sermayesini değiştirir.

Sabunun manyetik özellikleri ayrıca, sürfaktanların bir araya toplanmasını ve sistemden kaldırılmasını da kolaylaştırır. Böylece çevre temizliği ve su arıtma uygulamalarında kullanılabilir. Bunlara ek olarak, sıvı damlacıklarının hassas kontrolü için gerekli olan bilimsel deneyler, sürfaktan ve manyetik alan eklenmesiyle daha kolay yapılabilir.

Bristol Üniversitesi’nden Profesör Julian Eastoe, “Mıknatıslar metal olduğu için, salt bilimsel görüş açısından bakıldığında iyonik sıvı sürfaktanlar oldukça enderdir. Bu durum onları daha da ilginç kılar. Ticari bakış açısıyla bakıldığındaysa bu sıvıların herhangi bir evsel üründe görülmeye hazır olmadığı anlaşılıyor. Manyetik sabunların geliştirilebilir olması, gelecekteki çalışmalarla, su arıtmadan endüstriyel temizliğe kadar birçok uygulama alanında, ticarî geçerlilikle aynı fenomenin yaratılabileceğini kanıtlıyor.” dedi.

Araştırmada görev almayan endüstriyel kimyager Peter Dowding, “Kendi bileşimine bir etkisi olmayan ve dışarıdan gelen uyaranlara karşı tepki veren herhangi bir sistemin büyük bir atılım olması gibi yalnızca ihtiyaçları olduğunda çalışan ürünler de yaratabilirsiniz. Ayrıca sürfaktantı kaldırma yeteneği potansiyel uygulamaların eklenmesiyle genişlemiştir. Bu potansiyel uygulamalar temizlenmesi gereken geçmişte oluşmuş petrol sızıntısı olan yerler gibi çevresel olarak hassas alanlar olabilir.” dedi.

Kaynak: Scientists Produce World’s First Magnetic Soap (23 Ocak 2012)
http://www.sciencedaily.com/releases/2012/01/120123174840.htm