Doğadan Alınan İlhamla Yeni Doğal Bazlı Sentetik Malzemelerin Tasarımına İlk Adım Atıldı
İnsanlığın varoluşundan itibaren malzemeleri daha iyi ve daha optimize özelliklere sahip olması için geliştirip iyileştiriyoruz. Doğal malzemelerin nasıl oluşturulduğunu anlayarak, onları taklit edebilmeli ve daha farklı biçimlerde tasarlayabilmeliyiz. Mark van Rijt and Bernette Oosterlaken farklı bir bakış açısıyla tam olarak bunu yaptılar.
Olağanüstü ayarlanmış özelliklere sahip malzemeler oluşturmak için, doğa nispeten küçük bir dizi ortak ve yaygın yapıtaşları kullanır.Bu ortak yapı taşları, hem kristal morfolojisi üzerinde yüksek bir kontrol ile hem de yapıları üzerinde nanometre ölçeğinden milimetre ölçeğine kadar hiyerarşik bir kontrol ile birleştirilmiştir. Bu malzemelerin çoğu hibrittir ve bir organik ve bir inorganik kısımdan oluşur.
Çoğu zaman, organik kısım tanımlanmış bir hiyerarşik yapıda toplanır ve inorganik kısım ile mineralize olur. Bu malzemeler arasındaki etkileşim olağanüstü özelliklere yol açar. Örneğin, kalsiyum fosfat güçlüdür ancak kırılgandır, ancak kemikte olduğu gibi bir kolajen matrisinde mineralize edildiğinde, elde edilen malzeme güç ve kayda değer dayanıklılık sergiler.
Yeni Sentez Stratejisi
Mark van Rijt, çinko oksitin (ZnO) organik şablonlara dahil edilmesini araştırdı. Umuyoruz ki bu şekilde yeni üst düzey özelliklere sahip yeni bir malzeme elde edilebilir olmalıdır. Bununla birlikte, ZnO tipik olarak organik bir şablonun yaşayamayacağı bir sıcaklıkta oluşur. Bu nedenle, organik bir şablon içinde doğrudan ZnO oluşturulmasını içeren alternatif yöntemler aranmaktadır. Bunun için ZnO’nun ilk önce şablon dostu koşullarda sentezlenebilmesi hayati önem taşımaktadır.
Doğadan Alınan İlham
Bernette Oosterlaken, farklı bir mineral olan manyetitin oluşumunu incelemek için farklı organik şablonlarla çalıştı. Bu demir oksit, doğal olarak oluşan tüm minerallerin en yüksek doygunluk manyetizasyonuna sahiptir ve manyetik özelliklere yol açar. Manyetik davranışı büyük ölçüde kristal boyutuna ve şekline bağlıdır ve bu nedenle kristal alışkanlığı kontrol edilerek manyetik davranışı ayarlanabilir.
Ortam sıcaklığında ve sulu ortamda bile kristal boyutu ve şekli üzerinde yüksek kontrolün sağlandığı doğadan ilham alan Oosterlaken, demir oksit oluşumu için organik bir şablon sağlayarak kristal alışkanlığı üzerinde benzer bir kontrol sağlamayı amaçladı.Zamanla çözülen ve yerinde teknikler, spektroskopik tekniklerle birleştirildikten sonra Oosterlaken, seçilen şablonlardan biri olan kolajeni demir oksitlerle başarılı bir şekilde mineralize etmeyi başardı.
Van Rijt ve Oosterlaken’in araştırması, şablonların içinde mineral oluşumunu yönlendiren faktörler hakkında bir ilk fikir verdi ve böylece yeni doğal bazlı sentetik malzemelerin tasarımında ilk adım oldu.
Kaynak: phys.org
