Ana sayfa Bilim Gündemi “Nanoyüzücüler” toprak ve su temizliği konusunda gelecek vaat ediyor

“Nanoyüzücüler” toprak ve su temizliği konusunda gelecek vaat ediyor

28
Partiküllerin labirent benzeri yapılardaki hareketini gösteren diyagram (Görsel Kaynağı: Haichao Wu)

Araştırmacılar, “nanoyüzücüler” adı verilen ufak, kendiliğinden hareket edebilen parçacıkların, labirent benzeri düzeneklerden diğer parçacıklardan 20 kat daha hızlı kaçabildiğini (geçebildiğini) gösterdi. Söz konusu araştırma endüstriyel temizlikten ilaç uygulamalarına kadar pek çok süreçte nanoyüzücülerden yararlanılabileceğine işaret etmektedir.

PNAS’ta yayınlanan çalışmanın bulguları, bu küçük boyutlu sentetik robotların labirent benzeri ortamlardaki boşluklardan kaçmada son derece etkili olduklarını göstermektedir. Nanoyüzücüler yaklaşık 20 yıl önce teorik fizik alanında çalışan biliminsanlarının dikkatini çekti. Ancak çalışmalar, somut anlamda hedeflenen düzeye çekilemedi. Çünkü nanoyüzücülerin ilgili ortamlardaki hareketini gözlemlemek ve modellemek oldukça zordu. Yeni çalışma ise, nanoyüzücülerin hareketi konusunda şimdiye kadar elde edilememiş netlikte veriler sunmaktadır.

“Janus parçacıkları” olarak nitelendirilen nanoyüzücüler küçük küresel parçacıklardır ve kürenin her iki tarafı da farklı kimyasal özellikler taşır. Yarıkürelerden biri kimyasal reaksiyonların oluşmasını teşvik eder, fakat diğer yarıküre bunu yapmaz. Diğer yarıküre parçacığın çevreden enerji almasını ve onu yönlü bir harekete dönüştürmesini sağlayan kimyasal bir alan oluşturur. Bu da parçacığın kendi kendine hareket edebilmesini sağlar.

Janus parçacıklarının yanı sıra bir de Brownyan (Brownian) parçacıklar vardır. Bu parçacıklar, rastgele hareket eden pasif parçacıklar olarak bilinir ve Brown hareketi olarak bilinen bir tür hareket yaparlar. Yeni çalışmada biliminsanları pasif Brownyan parçacıkları Janus parçacıklarına, yani nanoyüzücülere dönüştürdü. Ardından nanoyüzücülerin hareketini analiz ettiler. Nanoyüzücüler, Brownyan parçacıklara göre daha etkili ve verimli bir harekete sahipti. Janus parçacıkları, labirent içerisindeki boşluklarda hareket etmede Brownyan parçacıklara göre 20 kat daha hızlıydı ve boşluk içerisinde stratejik hareketler yaparak çıkış noktalarını çok hızlı bir şekilde buldular. Kendi kendilerini hareket ettirebilme özellikleri sayesinde çıkışlardan geçebilecek enerjiyi de kendilerine sağlayabildiler.

Nanoyüzücülerin kirlenmiş toprağı iyileştirmek, su filtrasyonu, vücudun hedeflenen fakat kolayca ulaşılamayan bir bölgesine ilaç uygulama gibi durumlar için kullanılabileceği düşünülüyor. Makalenin yazarlarından Daniel Schwartz çalışmalarını “geniş bir uygulama yelpazesinde iş görme potansiyeli taşıyan, tamamen yeni bir fenomenin keşfi” olarak nitelendirmektedir. Araştırmanın bir sonraki adımı ise nanoyüzücülerin kapalı bir ortamda veya pasif parçacıklarla birlikte gruplar halinde nasıl hareket ettiğini araştırmak olacak.

Kaynak: https://phys.org/news/2021-06-speedy-nanorobots-soil-drugs.html