Mostafa El-Sayed

Mostafa A. El-Sayed (8 Mayıs 1933 doğumlu), Ulusal Bilimler Akademisi üyesi olup ABD Ulusal Bilim Madalyası ödülü almıştır. Önde gelen Mısırlı bir nanobilim araştırmacısı ve kimyasal fizikçidir. Kendisi, isminden sonra gelen El-Sayed kuralı olarak da söylenen spektroskopi kuralıyla bilinir.

Erken Hayat ve Akademik Kariyeri:

1953 yılında Kahire’deki Ain Shams Üniversitesi Fen Fakültesi’nden Lisansını almıştır. El-Sayed, efsanevi G.N. Lewis’in son öğrencisi Michael Kasha ile birlikte Florida Devlet Üniversitesi’nden doktora derecesi aldı. Harvard Üniversitesi’nde, Yale Üniversitesi’nde ve Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde araştırmacı olarak çalışarak 1961 Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi fakültesine girdi. Halen, Julius Brown’un Başkanı, Regents Kimya Profesörü ve Georgia Institute of Technology’de Biyokimya Profesörüdür. Laser Dynamics Lab’ı yönetiyor. El-Sayed, Journal of Physical Chemistry’in eski yazı işleri müdürüdür.

Araştırma Alanları:

Profesör El-Sayed’in araştırma grubu Lazer Dinamikleri Laboratuvarı’nda (LDL) yer alıyor. LDL (http://ldl.gatech.edu), femto-milisaniyelik zaman ölçeğinde zaman çözümlü çalışmalar için en yeni lazer ve lazer spektroskopik ekipmana sahiptir. LDL sitesi, grubun araştırması hakkında daha geniş bir tanımlamaya ve 600’in üzerinde yayının tam bir listesine sahiptir.

Nanobilim: Farklı Biçimdeki Nanomalzemelerin Sentezi ve İncelenmesi; Maddedeki elektronik hareketin tipi, özelliklerini ve uygulamalarını belirler. Bu hareket, elektronlara etki eden kuvvetler tarafından belirlenir ve bu kuvvetler hareket etmelerine izin verilen alanı belirler. Kişi, malzeme boyutunu, doğal olarak izin verilen karakteristik uzunluk skalasının altına düşürürsek, malzemenin ebadı veya şekli ile değişen yeni özelliklerini gözlemlenmeyi beklemektedir. Bu yeni özellikler, makroskopik malzemenin yanı sıra yapı taşlarının (atomlar veya moleküllerin) özelliklerinden farklıdır. Bu durum, nanometre uzunluğu ölçeğinde oluşur. Gruplarımız bu nanometre malzemelerinin özelliklerini yapar ve inceler. İncelediğimiz özellikler şunlardır:

. Yarı iletken nanopartiküller ve kompozitlerde ultra hızlı elektron-hole dinamiği

. Metalik nanoparçacıkların şekil kontrollü sentezi ve kararlılığı

. Farklı şekillerde altın ve gümüş nanokristallerinin arttırılmış ışık emme ve saçılma işlemleri, elektronik gevşeme ve fototermal özellikleri

Nanoteknoloji:

Nanopartiküllerin Potansiyel Kullanım Alanları;

1. Nanotıp: Kanserin Teşhis ve Seçici Fotoğraf Termal Tedavisi; Altın veya gümüş nanopartiküller kanser antikorlarına veya diğer kanser hedef moleküllerine konjuge edildiğinde, kanser hücreleri seçici olarak bu nanopartiküllerle etiketlenir ve güçlü ışık saçma özellikleri nedeniyle basit bir mikroskopta kolaylıkla tespit edilebilir. Bu nanoparçacıkların ışığı güçlü bir şekilde absorbe edebilmesi ve bu enerjiyi ısıya hızla dönüştürmesi, çevredeki sağlıklı hücrelere zarar vermek için yeterli olmayan lazer enerjilerinde kanser hücrelerinin seçici olarak yok edilmesini sağlar. Plazmonik fototermal terapi kavramı hem laboratuvarımızda hem hücre kültüründe hem de canlı hayvan modellerinde gösterilmiştir. Buna ek olarak, biz de seçici ilaç dağıtım ve görüntüleme kontrast ajanlar olarak plasmonik parçacıkların kullanımı araştırıyoruz.
2. Nanokatalitik – Şekil Bağımlı Kataliz: Yüzeye hacim oranının büyük olması nedeniyle nanopartiküllerin iyi bir katalizör olması beklenir. Aynı materyalden yapılmış farklı nanopartikül şekillerinin yüzey atomları farklı düzenlenmiş olduğundan, farklı katalitik özelliklere sahip olmalarını beklenmektedir. Grupların, hem nanopartikül şekli hem de oyuk nanopartiküllerin boşluk boyutunun geçiş metali ve nanokristallerinin katalitik özellikleri üzerindeki etkilerini inceliyoruz. Ayrıca bu nanoparçacıkların kolloidal çözeltideki katalitik reaksiyonların sert kimyasal ortamındaki şekil-stabilitesini inceliyoruz.
3. Plasmonik: Soy metal nanopartiküllerin yüzeylerinde üretilen yoğun elektromanyetik alanlar – lokalize yüzey plazmonları – yakındaki moleküller ve bileşiklerdeki enerji transfer süreçlerinin yanı sıra radyasyonel ve radyasyonsuz prosesleri de arttırdığı bilinmektedir. Plazmonik parçacıkları biyomoleküler fotosistemlerle birleştirerek, fotosentetik bakreododopsin (bR) içindeki retinal izomerleştirme ve bununla ilişkili proton pompa hızı gibi önemli kimyasal işlemlerin oranları ayarlanabilir. Bu özellik son zamanlarda bR’deki foto akımı bir faktörle arttırmak için kullanılmıştır. Yarı iletken kuantum noktaları ve çubuklar gibi uyarılmış sistemlerdeki radyasyonlu (emisyonlu) ve radyasyonsuz gevşeme oranları, plasmon kuplaj etkileşimleri ile önemli ölçüde artabilir. LDL, boyutları, şekilleri, mesafeleri ve yönelimleri değiştiği için bireysel olarak (yani nanoshell ve nanokaj) parçacıkların yanı sıra nanoparçacık gruplarında birbirleriyle çiftleştikleri için plazmaların temel etkileşimlerini inceler.

Araştırmaları:

El-Sayed ve araştırma grubu, fiziksel ve materyal kimya araştırmalarının önemli alanlarına katkıda bulunmuştur. El-Sayed’in araştırma alanları, moleküler, katılar, fotosentetik sistemler, yarı iletken kuantum noktaları ve metal nanoyapılardaki enerjiyi gevşetme, aktarma ve dönüştürme işlemlerini anlamak için kararlı ve ultra hızlı lazer spektroskopisini içerir. El-Sayed grubu, manyeto foto seçimi, pikosenkond Raman spektroskopisi ve fosforesans mikrodalga çift rezonans spektroskopisi gibi yeni tekniklerin geliştirilmesinde de yer almıştır. Laboratuvarının temel odak noktası şu anda soy metal nanoparçacıklarının optik ve kimyasal özellikleri ile nanokataliz, nanofotonik ve nanotıp alanlarındaki uygulamalarıdır. Laboratuvarı altın nanorod teknolojisinin geliştirilmesi ile bilinir. Profesör El-Sayed, hakemli dergilerde spektroskopi, moleküler dinamikler ve nanobilim alanlarında 500’ün üzerinde yayın yayınladı. Prof. El-Sayed’in araştırmalarını 70’den fazla doktora öğrencisi, 35 doktora sonrası öğrenci ve 20 profesör ziyaret ederek denetledi, bunların birçoğu bilim dünyasında kilit konumlara sahip olan kişilerdir.

Kaliforniya Üniversitesi’nde Tümör El Cerrahisi Profesörü olan Mostafa El Sayed’in oğlu Ayman El-Sayed, bu sonuçların bazı hayvanların kanserli hücreleri üzerine uygulanmasında yer aldı.

Ödülleri:

El-Sayed, nano ölçekte özellikleri ve davranışları incelemek için belirli bölgelere lazer spektroskopik teknikler uyguladığı çalışmalarıyla, 1980’de Ulusal Bilimler Akademisine seçildi ve 2002’de Kimyasal Fizikte Irving Langmuir Ödülü’nü kazandı. 1990 Kral Faysal Uluslararası Bilim Ödülü sahibi oldu. Georgia Tech’ın en yüksek ödülü olan 1943 Sınıfı Profesör ödülünü aldı, İbrani Üniversitesi’nden felsefede fahri doktora unvanı aldı. Farklı Amerikan Kimya Topluluğu yerel bölümlerinin birçoğunda ödül kazandı. Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünde Sherman Fairchild Değerli Akademisyen ve Alexander von Humboldt Kıdemli ABD Bilim İnsanı Ödülü’nü aldı. 1980-2004 arasında Journal of Physical Chemistry dergisinin genel yayın yönetmenliğini ve aynı zamanda The International Reviews in Physical Chemistry ABD editörlüğünü yaptı. Amerikan Sanat ve Bilim Akademisi, Amerikan Fizik Topluluğu, Bilim Geliştirme için Amerikan Derneği ve Üçüncü Dünya Bilim Akademisi üyesidir. Nanomateryallerin elektronik ve optik özelliklerini ve nanokataliz ve nanotıp alanındaki uygulamalarını anlamamız için yaptığı seminal ve yaratıcı katkılardan dolayı, 2007 Amerika Ulusal Bilim Madalyası’na layık görülen Mostafa El-Sayed’in, ülkeler arası insani değişim çabaları ve yarının bilimsel liderliğini geliştirmede rolü büyüktür. Mostafa, ayrıca moleküler bilimlerdeki 2009 Ahmed Zewail ödülünün sahibi olarak ilan edildi. 2011’de Thomson-Reuters’in Son On Yılın Kimyaya En Çok Katkıda Bulunanlar listesinde yer aldı. 16 Haziran 2015’te Profesör El-Sayed’in, Amerikan Kimya Topluluğu’nun onur yıllarından beri en yüksek onurlandırdığı 2016 Priestley Madalyasını alacağı duyuruldu.

El-Sayed’in Kuralı:

Sistem İçi Geçiş (ISC), farklı çarpımlara sahip iki elektronik durum arasındaki izoenerjik radyasyonsuz geçiş içeren fotofiziksel bir işlemdir. Genellikle daha düşük elektronik durumdaki titreşimle uyarılmış moleküler varlığa neden olur ve daha sonra bu moleküler en düşük moleküler titreşim seviyesine kadar azalır. ISC, açısal momentumu koruma kurallarına uymuyor. Sonuç olarak, ISC genellikle çok uzun zaman ölçeklerinde ortaya çıkar. Bununla birlikte, El-Sayed’in kuralı, sistem arası geçiş oranının, ör. en düşük singlet durumundan üçlü manifolduna kadar, radyasyonsuz geçiş moleküler orbital türünün bir değişimini içeriyorsa nispeten büyüktür. Örneğin, bir (π, π *) singlet bir (n, π *) üçlü durumuna geçebilir, ancak bir (π, π *) üçlü durumuna geçemez ve tersi de geçerli olabilir. Prof. Mostafa tarafından formüle edilmiştir. A. El-Sayed 1960’lı yıllarda, fotokimya ders kitaplarının çoğunda bulunan bu kural moleküllerde fosforesans, titreşim gevşemesi, sistem arası geçiş, iç dönüşüm ve uyarılan durumların yaşam sürelerini anlamada kullanılır.