Bilim dünyasını değiştirecek 10 buluş

Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) Kimya Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Ural Akbulut, Science ve Nature gibi bilimsel kaynaklardan 2016'da dünya bilim dünyasında yaşanan önemli gelişmeleri, 750 buluş arasından derledi.

Buna göre, 2016'nın en etkileyici buluşlarından biri Malibu-California'da HRL Laboratuvarındaki araştırmacıların geliştirdikleri yöntemle 3D yazıcılarla çeşitli seramikleri üretmeyi başarmaları oldu. Seramik eritilemediği için 3D yazıcılarla istenilen formda seramik obje üretmek mümkün olmuyordu. HRL yöneticilerinden Dr. Tobias Schaedler, ısıtılınca seramiğe dönüşebilecek malzemeleri, özel bir plastik malzemeyle birbirine bağlayarak sorunu çözdüklerini belirtti. İlk aşamada, polimerleşebilen monomerler ile yüksek sıcaklıkta seramik oluşturabilen bileşikler birbirine bağlandı. Pre-seramik monomer denilen bu yarı organik madde, 3D yazıcıda UV ışını yardımıyla istenilen formda obje plastik olarak üretildi. Daha sonra, şekil verilmiş plastik objeler, oksijenden arındırılmış bir fırında bin 700 derecede ısıtıldı. Fırında plastikteki metan, hidrojen, karbondioksit gibi gazlar ve suyun objeden uzaklaşmasıyla seramik yapısında ve 3D yazıcıda şekillendirilmiş objeler elde edildi.

Çalışma, Science dergisinde yayımlandı.

ANTİBİYOTİK DİRENÇLİ BAKTERİLERİ YOK EDEN NANO PARÇACIKLAR

Colorado Üniversitesi biyokimya laboratuvarında, özel tasarlanıp ışınla uyarılan yarı iletken nano parçacıklarla antibiyotiklere karşı dirençli bakteriler etkisiz hale getirildi. Projenin yöneticisi Yrd. Doç. Dr. Prashant Nagpal, daha önceki çalışmalarda nanometre boyutundaki altın veya gümüş parçacıklarının da bakterileri yok ettiğinin belirlendiğini ancak bu metallerin sağlıklı hücrelere de zarar verdiğini açıkladı.

Boyutları, 2-10 nanometre dolayında yani insan saçının 50-10 binde biri büyüklüğündeki yarı iletken parçacıklardan oluşan ve kuantum-noktacıkları denilen bu malzemelerin sadece zararlı bakterileri yok ettiği açıklandı.

Çalışma, 2016'da Nature Materials Dergisi'nde yayımlandı.

TELESKOPLARIN BOYUNU KISALTAN TEKNOLOJİ

ABD'de Lockheed Martin İleri Teknoloji Merkezi'nin yöneticileri, klasik teleskoplarda kullanılan büyük mercek ve aynaların yerine, binlerce küçük merceğin kullanıldığı bir teleskop geliştirdiklerini açıkladı.

Proje yöneticilerinden araştırmacı Danielle Wuchenich, klasik teleskopların 400 yıldır insan gözünün çalışma prensibine benzer şekilde tasarlandığı için boyutlarının çok büyük olduğunu belirtti ve yeni geliştirdikleri bu teknikle büyük ayna ve büyük merceklere gerek kalmadığı için yeni teleskobun çapı fazla küçülmese de uzunluğunun çok kısalacağını açıkladı.

SPIDER adı verilen teleskopla uzaydaki objelerden gelen ışınlar, cep telefonu kamerasındaki gibi elektronik algılayıcılara aktarılıp bilgisayar yardımıyla görüntü elde edilecek. SPIDER teleskobunun boyutunun küçük, kütlesinin de düşük olması nedeniyle uzay araçları için çok uygun olacağı açıklandı.

Araştırma, Science dergisinde yayımlandı.

FELÇLİ PARMAKLARI HAREKET ETTİREN ELEKTRONİK DEVRE

Ohio State Üniversitesinde, kol ve bacaklarını oynatamayan felçli hastanın beynine özel tasarlanmış bir elektronik devre takıldı.

Hasta, bu elektronik devre sayesinde sağ eliyle klavyeli bir gitarı çalabildi. Doktorlar, çalışmanın ilk döneminde felçli hastadan parmaklarını hareket ettirmeyi düşünmesini isteyip o anlardaki beyin aktivitelerini kaydetti.

Hastanın yapmaya çalıştığı hareketlerle beyin aktivitesi arasındaki ilişki incelendi. Üç yıllık çalışmadan sonra tasarlanan özel elektronik devre, hastanın beyninin sol tarafına takıldı. Hastanın sağ koluna, üzerinde elektrotlar olan bir kolluk giydirildi. Hasta, parmaklarını hareket ettirmek isteyince beynindeki algılayıcılardan gelen sinyalleri işleyen bilgisayar, sağ koldaki elektrotlara elektrik sinyalleri ulaştırdı.

Elektrotlar, kol kaslarına gerekli elektrik sinyallerini verince, kaslar uygun şekilde kasıldı ve hasta parmaklarını oynatabildi. Doktorlar, geliştirdikleri teknoloji yardımıyla, hastanın klavyeli gitarı çalması dışında çatal ve bardak tutmasını sağlamayı da başardı.

Çalışma, Nature dergisinde yayımlandı.

KALEM BOYUTUNDAKİ MİKROSKOPLA KANSER TANISI

Washington Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünde Yrd. Doç Dr. Jonathan Liu ve ekibi, kanser hücrelerini normal hücrelerden ayırt edebilen kalem boyutunda bir mikroskop geliştirdi.

Özellikle beyin cerrahlarının ameliyat sırasında şüphelendikleri dokularda kanser hücresi olup olmadığını anlamaları için bu tür bir mikroskobun çok yararlı olacağı belirtildi. Boyutu çok küçültülen bu özel konfokal mikroskop sayesinde, bazı sağlıklı dokuların ameliyat sırasında gereksiz yere kesilip alınmasının önleneceği açıklandı.

Mikroskop, Memorial Sloan Kettering Kanser Merkezi, Stanford Üniversitesi ve Barrow Nöroloji Enstitüsünün araştırmacılarıyla birlikte geliştirildi.

Çalışma, Biomedical Optics Express dergisinde yayımlandı.

DÜNYANIN EN İNCE GÜNEŞ PİLİ

Dünyanın önde gelen üniversitelerinden MIT'de geliştirilen yeni güneş pilinin ne kadar ince olduğunu göstermek için pil, sabun köpüğü üzerine yerleştirildi. Dünyanın en ince ve hafif güneş pilinin üzerine konulduğu sabun köpüğünün patlamadığını gösteren fotoğraflarla 25 Şubat'ta basına açıklama yapıldı.

Prof. Dr. Vladimir Bulovic ve ekibinin geliştirdiği güneş pilinin, kumaş, kağıt veya plastik filmler üzerine yerleştirilerek kullanılabileceği açıklandı.

Proje ekibi, bu güneş pilinin üretimi sırasında, tüm işlemlerin vakum altında art arda yapıldığını ve bu nedenle hiçbir malzemeye el değmediğini açıkladı. Bu teknik sayesinde, pilin verimini düşürebilecek toz veya diğer kirleticilerden etkilenmediği vurgulandı.

Bu güneş pilinin, ince ve hafif olması nedeniyle uzay araçları ve giyilebilir elektronik cihazlarda kullanılabileceği düşünülüyor.

Çalışma, Organic Electronics dergisinde yayımlandı.

KANSERİ ERKEN TEŞHİS EDEBİLEN ALGILAYICI

Case Western Reserve Üniversitesinde, çok seyreltik çözeltilerdeki moleküller arasından tek bir molekülü tanımlayabilen bir algılayıcı geliştirildi. Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Giuseppe Strangi, bu algılayıcıyla kanserin çok erken evrelerde teşhis edilebileceğini açıkladı.

Algılayıcı, kalınlığı 16 nanometre ve üzeri gözenekli olan altın folyoların arasına, kalınlığı 30 nanometre olan alüminyum oksit tabakaları yerleştirilerek yapıldı. Strangi, geliştirdikleri bu hiperbolik metamateryal algılayıcının, daha önce üretilen algılayıcılardan bir milyon kez daha hassas olduğunu vurguladı.

Vücutta dolaşan kanser hücrelerinin ürettiği enzimlerin tek bir molekülünün bile bu cihazla algılanabileceği açıklandı. Klinik çalışmaları tamamlanmadığı için cihazın, hangi tür kanser hücrelerinin varlığını başlangıç aşamasındayken belirleyebileceği henüz kesinleşmedi.

Çalışma, Nature Materials dergisinde yayımlandı.

3 ATOM KALINLIĞINDA ELEKTRONİK YONGA

Stanford Üniversitesi tarafından, molibden sülfür adlı bileşikten, üç atom kalınlığında elektronik yonga yapıldığı açıklandı. Projenin yöneticisi elektronik mühendisliği bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Eric Pop, amaçlarının çok ince elektronik yongalar üreterek elektronik cihazların küçültülüp hafifletilmesini sağlamak olduğunu belirtti.

Molibden sülfürden yapılan elektronik yonga üç atom kalınlığında olduğu için bu malzemeyle şeffaf, bükülebilir ve çok hafif televizyon veya bilgisayar ekranlarının yapılması mümkün olabilecek.

Daha önce, bazı araştırmacılar molibden sülfür kullanarak çok küçük transistörler yapmıştı. Elektronik yonga yapmak için ise molibden sülfür folyosunun birkaç santimetre karelik bir yüzeye sahip olması gerektiği açıklandı.

Pop ve ekibi, geniş yüzeyli molibden sülfür folyoları elde edebilmek için vakum ortamında, kimyasal buhar biriktirme tekniğini kullandı. Üç atom kalınlığındaki molibden sülfür folyosunun üzerine, özel aşındırma tekniğiyle elektronik devrelerin yapılabileceği açıklandı. Araştırmacılar, aşındırma yöntemiyle molibden sülfür folyosunun üzerine üniversitenin amblemini çizdi ve bunun fotoğrafını basına dağıttı.

Çalışma, 2D Materials dergisinde yayımlandı.

GÜNEŞİ ÖRNEK ALAN ENERJİ ÜRETME DENEYİ

Almanya'da Max Planck Enstitüsü-Plazma Fiziği laboratuvarlarında, güneşteki gibi enerji üretmesi planlanan "stellarator" denilen cihazda, hidrojen plazması üretildi. Güneşteki hidrojen atomları, birbiriyle kaynaşarak helyum atomları oluştururken füzyon enerjisi ortaya çıkıyor.

Güneştekine benzer şekilde, hidrojen kullanarak temiz enerji üretmek amacıyla geliştirilmiş tokamak ve stellarator adlı iki farklı sistem bulunuyor. Max Planck Enstitüsü, her iki cihaza da sahip olan tek kurum.

Enstitü, 10 Aralık 2015'te stellarator cihazında helyum elementinin elektronlarını uzaklaştırarak helyumun artı yüklü çekirdeklerinden oluşan helyum plazması üretmişti.

Enstitüde, 3 Şubat 2016'da yapılan deneyde stellarator cihazını çalıştıran düğmeye, Almanya Başbakanı Angela Merkel bastı.

Bu deneyde, mikrodalga kullanılarak hidrojen atomları çok yüksek sıcaklığa çıkartılıp elektronlarından arındırıldı. Elde edilen artı yüklü hidrojen plazmasının sıcaklığı 10 milyon dereceye ulaştı. Bu başarı sayesinde, stellarator cihazıyla hidrojen enerjisi elde etme hedefine bir adım daha yaklaşıldığı açıklandı.