İSTANBUL (AA) - Koç Üniversitesi Kimya Bölümü'nden Prof. Dr. Önder Metin liderliğindeki ekip, ışığa duyarlı polimerik malzeme üretimi için çevre dostu ve düşük maliyetli yeni bir kimyasal sentez yöntemi geliştirdi.
Üniversiteden yapılan açıklamaya göre, bilim dünyasının önde gelen dergilerinden Nature Communications'ta yayımlanan araştırma, geliştirilen özgün kimyasal yöntemle enerji, çevre ve malzeme teknolojilerinde yeni uygulamaların önünü açabilecek ışığa duyarlı polimerik (çok sayıda küçük molekülün birleşmesiyle oluşan uzun zincirli yapıdaki madde) malzemelerin sentezlenmesini sağlayacak.
Koç Üniversitesi Kimya Bölümü'nden Prof. Dr. Önder Metin liderliğinde Prof. Dr. Sermet Koyuncu, Dr. Melek Sermin Özer ve Dr. Zafer Eroğlu'nun yer aldığı ekip, çok sayıda küçük molekülün birleşmesiyle oluşan uzun zincirli yapıdaki ışığa duyarlı polimerik malzemelerin üretimi için çevre dostu ve düşük maliyetli yeni bir kimyasal sentez yöntemi geliştirdi.
Gündelik hayatta kullanılan plastik gibi polimerik malzemeler, üretildikten sonra uzun süre kararlı kalan ve çevresine tepki vermeyen yapılar olarak öne çıkıyor. Bu malzemelere alternatif arayan araştırmacılar ise ışık, sıcaklık ya da elektrik gibi dış etkilere yanıt verebilen 'akıllı' malzemelere odaklanıyor.
Koç Üniversitesinden araştırmacıların geliştirdiği yeni kimyasal polimerik malzeme sentez yöntemi, bu tür gelişmiş malzemelerin daha kolay ve çevreci yöntemlerle üretilebilmesine olanak tanıyor. Öte yandan üretim süreci, pahalı metal katalizörler ya da yüksek sıcaklıklar gerektirmeden, güneş ışığı kullanılarak oda koşullarında gerçekleştiriliyor.
Araştırmada geliştirilen malzemeler, rasyonel olarak seçilen çok küçük moleküler yapı taşlarının bir araya gelmesiyle oluşan ve yapısında milyonlarca boşluk barındıran özel polimerler olarak tanımlanıyor.
Sahip oldukları moleküler yapı ve boşluklar sayesinde hem ışıkla etkileşebilen hem de kimyasal reaksiyonları katalizleyen yüklü parçacıklar üretebilen bu malzemeler, enerji üretiminden çevresel arıtmaya kadar geniş bir kullanım alanı sunuyor.
Gelişmiş malzemelerin en önemli sorunları arasında üretim süreçlerinin karmaşık, maliyetli ve çoğu zaman çevreye zararlı olması yer alıyor.
Bu çalışmada geliştirilen kimyasal sentez yöntemi ise pahalı metaller kullanılmadan, oda sıcaklığında ve ışıkla bu tür malzemelerin üretimini mümkün kılıyor.
Söz konusu yaklaşımın, gelecekte kendi kendini onaran yüzeylerden güneş ışığıyla çalışan enerji sistemlerine, tıbbi uygulamalardan esnek elektronik cihazlara kadar birçok teknolojinin daha erişilebilir hale gelmesine katkı sağlaması öngörülüyor.
- Yeni yöntemin geliştirilme süreci
Araştırmada, ışıkla aktive edilebilen iki boyutlu yarı iletken malzeme olan 'bizmuten' kullanılarak kimyasal reaksiyonlar başlatıldı ve rasyonel olarak seçilen moleküler yapı taşlarının kontrollü biçimde bir araya gelmesi sağlandı.
Bu yöntem, yüksek molekül ağırlıklı ve yapısı hassas biçimde ayarlanabilen malzemelerin elde edilmesine imkan tanırken, brom ve iyot gibi halojenlerin doğrudan yapıya entegre edilebilmesi de malzemelerin elektronik ve optik özelliklerinin incelikle ayarlanmasına olanak sağlıyor. Böylece, ışıkla etkileşim ve elektriksel iletim gibi kritik özellikler uygulamaya göre kontrol edilebiliyor.
Araştırmacılar, özel bir yarı iletken malzeme olan 'bizmuten' ile malzemeyi oluşturan küçük moleküler yapı taşlarını bir çözücü içinde bir araya getirerek ortama ışık verdi. Işığın 'bizmuten'i aktive etmesiyle kimyasal tepkimeler başlatılırken, yapı taşlarının birbirine bağlanması sağlandı.
Süreç ilerledikçe küçük moleküller birleşerek uzun zincirler oluşturdu ve gözenekli yeni polimerik malzemeler ortaya çıktı.
Elde edilen malzemeler, ışık altında kimyasal tepkimeleri hızlandırabilme özelliğiyle enerji üretimi, çevre temizliği ve sürdürülebilir kimya uygulamalarında kullanılabilecek potansiyel taşıyor.
Geliştirilen malzemelerin kimyasal tepkimeleri hızlandırma performansı da deneylerle ortaya konuldu. Söz konusu malzemeler, ışık altında gerçekleşen reaksiyonlarda yüksek verimle çalışarak ışık enerjisini kimyasal dönüşümleri başlatmak için kullanabiliyor.
Araştırma, sürdürülebilir kimya ve enerji teknolojileri açısından yeni bir üretim yaklaşımı ortaya koyuyor.
