Koç Üniversitesi’nden araştırmacılar, ışığa duyarlı polimerik malzeme üretimi için çevre dostu ve düşük maliyetli yeni bir kimyasal sentez yöntemi geliştirdiler. Bilim dünyasının en saygın dergilerinden Nature Communications’ta yayımlanan araştırma, geliştirilen özgün kimyasal yöntem sayesinde enerji, çevre ve malzeme teknolojilerinde yeni uygulamaların hayata geçmesini sağlayabilecek ışığa duyarlı polimerik malzemelerin sentezlenmesini mümkün kılacak.
Yeni Nesil Polimerik Malzeme Üretim Yöntemi
Koç Üniversitesi Kimya Bölümü’nden Prof. Dr. Önder Metin liderliğinde, Dr. Melek Sermin Özer, Dr. Zafer Eroğlu ve Prof. Dr. Sermet Koyuncu tarafından yürütülen araştırmada; çevre dostu ve düşük maliyetli yeni bir prolimerik malzeme üretim yöntemi geliştirildi. Bu yeni yöntemle, yalnızca görünür ışık kullanılarak daha çevreci ve sürdürülebilir bir yolla geleceğin malzeme teknolojilerinde çığır açacak uygulamaların önü açılıyor.
Gündelik hayatta kullandığımız polimerik malzemeler (plastik vb.), üretildikten sonra uzun süre kararlı ve çevresine tepki vermeyen yapılardır. Araştırmacılar, ışık, sıcaklık ya da elektrik gibi dış etkilere yanıt verebilen “akıllı” malzemeler üzerinde çalışıyor. Koç Üniversitesi’nin geliştirdiği yeni kimyasal polimerik malzeme sentez yöntemi, bu gelişmiş malzemelerin çok daha kolay ve çevreci yöntemlerle üretilmesini sağlıyor. Üretim süreci, pahalı metal katalizörler ya da yüksek sıcaklıklar gerektirmeden, güneş ışığı kullanılarak oda koşullarında gerçekleştiriliyor.
Malzemelerin Özellikleri ve Kullanım Alanları
Araştırmada geliştirilen malzemeler, rasyonel olarak seçilen çok küçük moleküler yapı taşlarının bir araya gelmesiyle oluşan ve içinde milyonlarca minik boşluk barındıran özel polimerlerdir. Sahip oldukları özel molekül motifleri ve boşluklar sayesinde hem ışıkla etkileşebiliyor hem de diğer kimyasal reaksiyonları katalizleyen yüklü parçacıklar üretebiliyorlar. Bu özellikleri, malzemeleri enerji üretiminden çevresel arıtmaya kadar geniş bir kullanım alanına taşıyor.
Bugün bu tür gelişmiş malzemelerin en büyük sorunu, üretim süreçlerinin karmaşık, maliyetli ve çoğu zaman çevreye zararlı olmasıdır. Geliştirilen kimyasal sentez yöntemi ise pahalı metaller kullanılmadan, oda sıcaklığında ve ışık kullanarak bu tür malzemelerin üretimini mümkün kılıyor. Bu da gelecekte kendi kendini onaran yüzeylerden güneş ışığıyla çalışan enerji sistemlerine, tıbbi uygulamalardan esnek elektronik cihazlara kadar pek çok teknolojinin daha erişilebilir hale gelmesine katkı sağlayabilir.
Nasıl Bir Yöntem Geliştirildi?
Araştırmada, ışıkla aktive edilebilen iki boyutlu yarı-iletken bir malzeme olan “bizmuten” kullanılarak kimyasal reaksiyonlar başlatıldı ve rasyonel olarak seçilen moleküler yapı taşlarının kontrollü biçimde bir araya gelmesi sağlandı. Bu yaklaşım, yüksek molekül ağırlıklı ve yapısı hassas biçimde ayarlanabilen malzemelerin elde edilmesine olanak tanıyor.
Mevcut yöntemlerde mümkün olmayan brom ve iyot gibi halojenlerin doğrudan yapıya entegre edilebilmesi, malzemelerin elektronik ve optik özelliklerinin ince ayarını mümkün kılıyor. Böylece ışıkla etkileşim ve elektriksel iletim gibi kritik özellikler uygulamaya göre kontrol edilebiliyor.
Kimyasal Reaksiyon Süreci ve Potansiyel Uygulamalar
Araştırmacılar, özel yarı iletken malzeme “bizmuten”i ve malzemeyi oluşturacak küçük moleküler yapı taşlarını bir çözücü içinde bir araya getirip ortama ışık verdiler. Işık, bizmuteni aktive ederek kimyasal tepkimeleri başlattı ve yapı taşlarının birbirine bağlanmasını sağladı. Süreç ilerledikçe küçük moleküller birleşerek uzun zincirler oluşturdu ve sonunda gözenekli, yeni polimerik malzemeler ortaya çıktı.
Elde edilen malzemeler, ışık altında kimyasal tepkimeleri hızlandırabildiği için özellikle enerji üretimi, çevre temizliği ve sürdürülebilir kimya uygulamalarında kullanılabilecek potansiyele sahiptirler. Geliştirilen malzemelerin kimyasal tepkimeleri hızlandırma performansı deneylerle de gösterildi. Bu malzemeler, ışık altında gerçekleşen kimyasal reaksiyonlarda yüksek verimle çalışarak ışık enerjisini kimyasal dönüşümleri başlatmak için kullanabildiklerini kanıtladı.
Prof. Dr. Önder Metin Hakkında
Prof. Dr. Önder Metin, Koç Üniversitesi Kimya Bölümü’nde öğretim üyesi ve Metin Araştırma Grubu’nun lideridir. Araştırmaları nanomalzemeler, kataliz, fotokataliz ve temiz enerji için fonksiyonel malzemeler üzerine odaklanmaktadır. Özellikle metal nanopartiküller, 2D malzemeler, hidrojen üretimi ve depolanması, elektrokataliz ve sürdürülebilir organik sentez alanlarında çalışmalar yürütmektedir.
Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kimya Bölümü’nden doktora derecesini alan ve ABD’de Brown Üniversitesi Kimya Bölümü’nde doktora sonrası araştırmalar yapan Metin, nano boyutlu malzemelerin sentezi ve enerji ile çevre uygulamalarındaki kullanımları üzerine uluslararası düzeyde araştırmalar gerçekleştirmektedir. Çalışmaları, sürdürülebilir kimya ve enerji dönüşümleri gibi kritik alanlara katkı sunmaktadır.
Prof. Dr. Metin, 2014 yılında TÜBA Başarılı Genç Bilim İnsanı Ödülü (GEBİP), 2017 yılında TÜBİTAK Araştırma Teşvik Ödülü ve Bilim Akademisi Genç Bilim İnsanları Ödülü (BAGEP)’ne layık görülmüştür.
Koç Üniversitesi Hakkında
1993 yılında kurulan Koç Üniversitesi, en yetkin mezunları yetiştirmek, bilimin sınırlarını ilerletmek ve ülkemize, insanlığa hizmet etmek misyonuyla uluslararası düzeyde eğitim veren bir kurumdur. Üniversitede 22 lisans, 44 yüksek lisans ve 30 doktora programı bulunmaktadır.
Koç Üniversitesi’nde öğrenim gören öğrencilerin %65’i burslu olarak eğitim almaktadır. Üniversitede 9.000’in üzerinde öğrenci bulunmaktadır. Bugüne kadar lisans ve yüksek lisans programlarından 20.000’in üzerinde öğrenci mezun olmuştur.
Koç Üniversitesi, dünya standartlarında geniş laboratuvar, bilgi işlem ve araştırma olanaklarıyla, öğretim üyesi başına düşen bilimsel makale sayısında Türkiye’deki eğitim kurumları arasında en üst sıralarda yer almaktadır.
Yorumlar kapalı.