Inovatif Kimya Dergisi Sayi 68 by İnovatif Kimya Dergisi

Kimya Dergisi

İNOVATİF Kimya Dergisi YIL:7 SAYI:68 MART 2019

PSİKOLOJİNİN KİMYASI

EKİBİMİZ YAVUZ SELİM KART PELİN TANTOĞLU HATİLE MOUMİNTSA ÖZGENUR GERİDÖNMEZ MERVE ÇÖPLÜ HACER DEMİR NURSELİ GÖRENER RABİYE BAŞTÜRK ELİF AYTAN ÖMER AKSU SİMGE KOSTİK PETEK AKSUNGUR RABİA ÖNEN İPEK AKHTAR MELİKE OYA KADER DİCLE OĞUZ MUAZ TOĞUŞLU EDA AKIN ELİF BERFİN KAVAK HİLAL KÖK DİLARA KÜÇÜKAY HATİCE DEVECİ MUSTAFA BURAK DOĞANAY TOLGAHAN ÖZER NURAN ÇALIMLI ELİF YAĞMUR TAŞ SİMAY BAYRAKTAR TUĞÇE ÇINAR EZGİ YILMAZER MELİKE YILDIRIM

DERGİYİ OKUMADAN ÖNCE İnovatif Kimya Dergisi yazılarını herhangi bir makalenizde veya yazınızda kullanmak için yazısını aldığınız kişiye mail atarak haber vermek, kullanmış olduğunuz yazıların kaynağını ise dergi olarak belirtmek durumundasınız. Dergide yazılan yazıların sorumluluğu birinci derece yazara aittir. Bu konu hakkında bir sorun yaşıyorsanız ilk olarak yazara ulaşmalısınız. Dergide yer alan bilgileri kullanarak başınıza gelebilecek felaketlerden ya da işlerden dergi sorumlu değildir. Dergimizde yayınlanmasını istediğiniz yazıları info@inovatifkimyadergisi.com mail adresine göndermelisiniz. Gönderdiğiniz yazılarda bir eksiklik var ise editör tarafından incelenecektir. Eksik kısımları var ise size geri dönüş yapılacaktır. Dergi ekibi gönüllü kişilerden oluşmuştur. Dergi ilk kurulduğu andan beri böyle ilerlemiştir. Dergi ekibinde olan herkes bu kuralı kabul etmiş sayılır. Gelen kişilere en başta bu kural söylenir. Görevini yapmayan, dergide anlaşmazlık çıkaran, huzur bozan kişiler ekipten çıkarılır. Siz de bu ekip içinde yer almak istiyorsanız web sitemiz üzerinden kuralları okuyarak başvurabilirsiniz. Dergiyi okuyanlar ve dergi ekibi bu kuralları kabul etmiş sayılırlar. İNOVATİF KİMYA DERGİSİ

REKLAM VERMEK İÇİN reklam@inovatifkimyadergisi.com adresinden web site ve e-dergi için fiyat teklifi alabilirsiniz.

http://www.inovatifkimyadergisi.com https://www.facebook.com/InovatifKimyaDergisi https://twitter.com/InovatifKimya https://instagram.com/inovatifkimyadergisi https://www.linkedin.com/in/inovatif-kimya-dergisi-00629484/

REKLAM İÇİN reklam@inovatifkimyadergisi.com

BİNLERCE KİŞİNİN OKUDUĞU DERGİMİZE ONBİNLERCE KİŞİNİN ZİYARET ETTİĞİ WEB SİTEMİZE REKLAM VERİN

BİNLERCE KİŞİYE ULAŞIN

KONTAKT LENS

TÜRK BİLİM İNSANLARI KOKAİN TESPİTİ İÇİN BİYOSENSÖR GELİŞTİRDİ

KİMYASAL EVRİM

BİLİM İNSANLARI GRAFENİ SU GEÇİRMEZ 17 HALE GETİRMEYİ BAŞARDILAR

PSİKOLOJİNİN KİMYASI

KATLANABİLİR ELEKTRONİK BİLEŞENLER ÜRETMEK İÇİN YENİ BİR YÖNTEM GELİŞTİRİLDİ

NANOTEKNOLOJİ NEDİR?

KİMYA MÜHENDİSLERİ DAHA GELİŞMİŞ NANO MALZEMELER OLUŞTURMAK İÇİN YENİ TEORİLER GELİŞTİRİYOR

YEMEK KİMYASI

TAMAMEN YERLİ NANO-KERATİN 25 YILLIK ÇALIŞMANIN ARDINDAN ERZURUM'DA ÜRETİLDİ

NANOTEKNOLOJİ İLE YANGINLARI ÖNLEMEK MÜMKÜN MÜ?

İNSAN İDRARINDAN ÜRETİLEN DÜNYA’NIN İLK BİYO-TUĞLALARI

KONTAKT LENS Göze giren ışık önde ki saydam tabaka olarak bilinen kornea ve lens içerisinde kırılarak retina üzerinde ki görme noktasına ulaşır.

Kırılma kusuru olmayan göz ışığı tam olması gerektiği noktada odaklar ve sonuç olarak net görme olayı gerçekleşir. Görme kusuru ise ışığın retinada tam odaklanamama durumudur.

Şekilde belirtilen rahatsızlıklar dışında, 40 yaşından sonra doğal nedenlerle gerçekleşen ve 45 cm uzaktan küçük harfleri okuyamama olarak bilinen yakını görme bozukluğu olarak tanımlanan Presbiyobi de bir göz kusurudur.

kontakt lensler gözlüğün yerini büyük ölçüde alarak yaygınlaşmaya başlamışlardır. Kontakt lens tasarımına ait ilk ipuçlarına 1500’lü yılların başlarında Leonardo Da Vinci’nin çalışmalarında rastlanmaktadır.

Son yıllarda birçok göz rahatsızlığının tedavisinde

Kontakt lens için ilk tanımlama 1845’de John Frederick WILLIAM tarafından yapılmıştır.

Kontakt Lens Nedir? Kontakt lens, kornea ve sklera gibi gözün dış yüzeyi üzerine yerleştirilebilen, kırma kusurlarını düzeltme veya tedavi edici amaçlarla kullanılabilen protezlerdir. Kontakt lensler miyop, hipermetrop ve astigmatizmayı düzeltmenin yanısıra terapötik ve kozmetik amaçlı olarak da kullanılabilirler. Kontakt lensler kozmetik açıdan göz rengini değiştirmek, ifade farklılığı sağlamak, ayrıca oyuncular tarafından sahnede körlük, katarakt gibi etkiler yaratmak için kullanılmaktadırlar. Lens kullanıcıları arasında çok sayıda kadının bulunması, lens bakım

çözeltilerinin göz makyaj malzemeleriyle uyumlu olmasının gerekliliği konuyu kozmetik açıdan önemli kılmaktadır. Günümüzde kullanılan lensler korneal lensler olarak ifade edilir. İlk zamanlara skleral lens (korneanın büyük bir kısmını kapsayan vizyon düzeltisi lens) kullanılmış olup bu lens çeşitlerinin korneanın incelerek konik tarzda öne doğru uzaması rahatsızlığına (Keratokomus Hastalığı) sebep olması dolayısıyla kullanımı minimize edilmiştir.

Kontakt Lens Çeşitleri Günümüzde temel olarak iki çeşit lens vardır. Bunlar; • Sert lensler • Yumuşak lenslerdir.

Yumuşak Lensler ve Çeşitleri

Yumuşak lenslerin, hidrofilik olma, esnek yapıda olma, mekanik tahrişin az olması, korneanın şeklini alabilme, çap genişliklerinden dolayı korneada sabit kalabilme, uyum süresinin kısa ve biyouyumluluğunun yüksek olması, günlük kullanım süresinin uzun olması(10-14 saat), gözlük bulanıklığı ve fotofobiye (ışık hassasiyeti) sebep olmaması gibi birçok avantajı bulunmaktadır. Bunlarla birlikte lensin hidrasyonundan dolayı dayanıklılığın az olması, gözyaşında bulunan lipid, protein gibi birikintileri ve mikroorganizmaları depolamalarından ve enfeksiyon riskini arttırmalarından dolayı gözyaşına olumsuz etkisi gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Kullanılan polimeri hidroksietilmetakrilattır.

• Torik (asferik) Lensler: Astigmatlı hastalarda kullanılan arka yüzeyi silindirik lenslerdir.

• Kollajen Lensler: Domuz kollajeninden üretilen, gözde 12-72 saat sonunda eriyerek gözyaşına

karışan ve korneal yara tedavisinde kullanılan terapötik lenslerdir. Oksijen geçirgenlikleri iyidir.

• Bifokal Lensler: Yaşlılarda göz merceğinin esnekliğini kaybetmesi ile oluşan yakını net görememe (presbiyopi) kusurlarını düzeltmede tavsiye edilen lenslerdir. • Prostetik Renkli Lensler: Korneal yaraları olanlar ve göz tembelliğini kapatmak için kullanılmasıyla birlikte gözler arasında renk tonu farklılığının giderilmesi için kullanılan estetik amaçlı lenslerdir. Bu lensler bireye özgü tasarım olarak yapılmaktadır.

Gaz Geçirgen (Sert) Lensler Sert lensler hidrofobik olma, protein birikimine dayanıklı ve uzun ömürlü olma, kırılma indeksinin camın indeksine yakın olması gibi pek çok özelliğe sahiptir. Kullanılan polimer polimetilmetakrilattır. Bununla birlikte zayıf O2 geçirgenliği, korneadan kolay kayabilme riski, biyouyumluluğunun az olması ve kullanım süresi aşıldığında toksik ürün birikimine sebep olması gibi ciddi dezavantajları bulunmaktadır. Gaz geçirgen lensler, oksijene karşı değişik geçirgenliklere sahip üç farklı hidrofobik plastik materyalden biri kullanılarak yapılır.

• PMMA (polimetilmetakrilat) ve silikon, silikon elastomeri yapısında hazırlanan kontakt lensdir. O2 geçirgenliği selüloz asetat bütirata göre daha iyidir. Yumuşak ve esnek lenslerdir. • Florosilikon Akrilat, yüksek O2 geçirgenliği olmasına rağmen sert lenstir. Kontakt lens içeriği incelendiğinde;

• Selüloz asetat bütirat (CAB), fiziksel olarak sert lens gibi görünür ve O2 geçirgenliği en az olan lenstir. Lipid ve protein birikimine sebep olur.

Polimetilmetakrilat (PMMA) • Hidrofobik yapı, • Doğrusal yapıda bir zincir polimeri • Oda sıcaklığında camsı yapı • Transparan bir termoplastik • Doğal ışın % 90-92’sini geçirgen • Sertliği ve kararlılığı nedeniyle göz içi lensler ve sert kontakt lenslerde kullanımı yaygın olan bir polimerdir.

Hidroksietilmetakrilat (HEMA) Metil metakrilata metilol (CH2OH) grubunun eklenmesiyle oluşan 2- hidroksietilmetakrilat (HEMA) monomerinden sentezlenir. Yumuşak kontakt lensler, poli(HEMA)’nın az miktarda etilenglikol dimetakrilat (EGDMA) ile çapraz bağlanmasıyla hazırlanırlar. Çapraz bağlanma, sulu ortamda polimerin çözünmesini engeller ve bu durumdaki polimer “şişmiş hidrojel” olarak adlandırılır. İçerdiği hidroksil çapraz bağları nedeniyle %30-80 oranında su tutma özelliğine sahiptir. Korneanın mikrop kapması, lens bakımının yanlış yapılması, O2 geçirgenliği yeterli olmayan lenslerin gece aşırı kullanımı, aylık değişim lenslerinin süresinden uzun kullanılması, gözde mikrobik hastalık varken lens kullanımı gibi çeşitli sebepler sonucu olmaktadır. Belirti olarak göz akında kızarıklık, gözde ağrı, batma, sulanma, ışık hassasiyeti ve çapaklanma görünmektedir.

Kontakt lensler hakkında günümüzde çok büyük tereddütler vardır. Oysa yeryüzünde buna rağmen 80 milyon insan kontakt lens kullanmaktadır. Gelişmiş ülkelerde kontakt lens kullanım oranları çok daha yüksektir. Bununla birlikte kontakt lenslerle ilgili sorunların kullanıcılar tarafından bilinmesi çok önemlidir. Bu sorunlar, • Korneal enfeksiyon • Alerji • Gözlerde kuruluk olarak bilinmektedir.

Yani sürekli suyla besleneceği bir ortam olmalıdır ki bu gereksinim lens gözdeyken gözyaşı, göz dışında iken saklandığı solüsyondan sağlanır. Dolayısıyla gözyaşında azalma söz konusu olur ve dış yüzey olan kornea ile temas artar ve batma hissi oluşur. Belirtileri ise lensin yabancı bir cisim gibi hissedilmesi, göz yorgunluğu, kapaklarda ağırlaşma ve uyku hissidir.

Alerji, lensin kendisinin ya da solüsyonunun oluşturduğu durumdan ve ya lens üzerinde biriken kirden oluşmaktadır. Belirti olarak gözden ipliksi salgı çıkması, gözde kaşıntı, batma, yanma ve üst kapaklarda şişme gibi sorunlar gözlemlenir. Gözlerde kuruluk ise, yumuşak lensler su içeren maddelerdir ve kurumamaları gerekmektedir.

Kaynaklar • Kontakt Lensler ve Lens Çözeltileri Özge İnal* Altan Yüksel* Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, Farmasötik Teknoloji Anabilim Dalı / Ankara • Kontakt Lensler. Hazırlayan: Göz Hastalıkları Anabilim Dalı Yayın Tarihi: 01.05.2007 • Kontakt Lensler; Materyallerin Fiziksel Özellikleri ve Çeşitleri: 1950 M.Ü. Tıp Dergisi21(4): 195–200, 2004 Dr. İnci Ulu Güngör, Dr. Dilek Erkan On Dokuz Mayıs Üniversitesi Tıp Fakültesi Göz Hastalıkları Anabilim Dalı, Samsun • G.M. Bruinsma*, H.C. van der Mei, H.J. Busscher ‘Bacterial Adhesion to Surface Hydrophilic and Hydrophobic Contact Lenses’

Petek Aksungur Kimyager (Lisans Öğrencisi) petekaksungur1425@gmail.com

TÜRK BİLİM İNSANLARI KOKAİN TESPİTİ İÇİN BİYOSENSÖR GELİŞTİRDİ

Çalışmanın Çıkış Noktası: Kokainin Doğaya Verdiği Zararın Önlenmesi

Yürütülen araştırmada, insan idrarında kokain metabolitlerinin tespit edilmesi ile ilgili yeni bir mikrobiyal biyosensör geliştirildi. Kokain tespitinde yeni bir yönteme imza atıldı. Yürütülen araştırmada, insan idrarında kokain metabolitlerinin tespit edilmesi ile ilgili yeni bir mikrobiyal biyosensör geliştirildi.

Araştırma, Prof. Dr. Tunç Çatal Öncülüğünde Gerçekleşti Bir vakıf üniversitesinde Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü Öğretim Üyesi olan Prof. Dr. Tunç Çatal'ın öncülüğünde tamamlanan araştırmada, Prof. Dr. Nevzat Tarhan, Biyomühendislik Bölümü Öğretim Üyesi Dr. Vildan Enisoğlu Atalay, KİMER Müdürü Uzm. Ecz. Selma Özilhan, Uzm. Aykut Kul, Uzm. Murat Özdemir ve İstanbul Teknik Üniversitesinden Prof. Dr. Hakan Bermek araştırmacı olarak yer aldı.

Çalışmanın çıkış noktasının, dünyada artan kokain kullanımına bağlı olarak idrarla doğaya karışan kokain metabolitlerinin, doğal yaşama ve ekosistemdeki özellikle sucul canlılara geri dönüşümündeki olumsuzlukların önüne geçebilmek olduğunu belirten Prof. Dr. Tunç Çatal, “Araştırmayı yürütürken kokainin idrarda bulunan başlıca metaboliti olan benzoylecgonine konsantrasyonu ile voltaj üretimi arasında anlamlı korelasyon bulduk ve yaptığımız analizlerde idrardan bu metabolitlerin biyogideriminin mümkün olduğunu gösterdik. Mikrobiyal yakıt hücreleri kullanılarak geliştirilen yöntemde, analit spesifisitesinin artırılmasına yönelik çalışmalar devam etmektedir” şeklinde konuştu. Dr. Vildan Enisoğlu Atalay ise “İdrarda kokain tespit mekanizmasını hesaplamalı kimya yöntemleri uygulayarak aydınlattık” dedi.

Prof. Dr. Nevzat Tarhan da çalışmaya ilişkin şu değerlendirmelerde bulundu: “Hesaplamalı kimya ile hesaplamalı psikiyatri birleştiğinde bağımlılıkla mücadele daha kolay olacak. Çünkü madde kullananların kendilerine ve doğaya verdikleri zaralar ölçülebilecek ve görülebilecek. Böylece hasta ve yakınlarımız yaptıkları işin sonucunu kötü tecrübe yaşamadan görebilecekler, bağımlılıkla mücadele

kolaylaşacak. Bu çalışmaların yapıılabilmesi Türkiye için şanstır.” Araştırma sonuçları, Uluslararası saygın dergilerden Journal of Power Sources dergisinde ve cannabinoid metabolitleri ile ilgili sonuçlar Bioresource Technology Reports dergilerinde yayınlandı.

KİMYASAL EVRİM Evrenin oluşumundan bu yana birçok süreç içinden geçen ve değişime maruz kaldıkça günümüze ulaşan dünyamız ve içinde yaşayanlar, hala güçlü bir gelişim ve ilerleme içindedirler. Yaşamın en küçük yapı taşı hücreden, büyük organizmalara kadar uzanan bu geniş yelpaze de kimya en önemli tuğla olarak rol

oynamaktadır.

Kimyasal Evrim, ilkel yaşamdaki, yaşam formlarına yol açan basit kimyasal değişimler olarak tanımlanabilir. Doğada fiziksel ve kimyasal evrimin varlığına işaret eden birbirinden farklı gözlemler yapılmıştır. Cansız maddelerin süreç içeresinde canlı olarak tanımlayacağımız bir çeşit evrime maruz kalmaktadır.

çıkmasına neden olacaktır. Yaşam bu kimyasal evrimle başlamıştır.

Big Bang’den itibaren madde sürekli olarak organize olmakta ve karmaşıklık kazanarak gelişim sürecinde ilerlemektedir. Kimyasal evrim elementlerin bir araya gelerek, giderek kompleks moleküller ve bileşikler oluşturmasıdır. Bu evrim ilerde bir zamanda canlı diyeceğimiz son derece kompleks varlıkların ortaya

Bu yazıda kimyasal evrimin, ilkel formlardaki sürecini ve kompleks organizmalara yansımasını inceleyeceğiz.

Kimyasal evrimin en temel dayandığı nokta olan elementlerin birleşerek yeni bir ürün sentezlemesi de bu sürece dahil olan proseslerden biridir. Nükleosentez olarak tanımlanan bu süreç, Big Bang sırasında enerji maddeye dönüşmüş ve ilerde elementleri oluşturacak atom altı parçacıklar sentez edilmişlerdir. Onların bir araya gelerek ilk elementler olan hidrojen, helyum, lityum ve berilyumu oluşturması da nükleosentez olarak bilinen kimyasal bir evrimdir.

Kimyasal Evrim: Abiyogenez Cansız olarak nitelendirilen elementlerin ve bileşiklerin zamanla canlı dediğimiz nitelikler kazanması abiyogenez olarak bilinir. Abiyogenez sırasında bir araya gelen cansız moleküller tekrar tekrar örgütlenmekte ve bir yerde canlılık kazanmaktadırlar. Abiyogenezden önce uzayda mevcut elementlerden kompleks organik moleküllerin oluştuğuna ve süreç içerisinde ortamın şartları el verdikçe sentezlemeye doğru bir evrim geçirdiği düşünülüyor. Onların dünyaya düşmesi veya aynı moleküllerin dünyada da sentez edilmesi sonucu, abiyogenez tetiklenmiştir. Kimyasal evrim, abiyogenez ile birlikte aslında canlılığın nasıl oluştuğuna dair teorilerin temellerinin dayandığı önemli bir evrim sürecinin parçasıdır. İlk canlı örneklerin görüldüğü süreçte dünyanın atmosferik koşulları ve kimyasalların bulunduğu medium aslında tamamen reaksiyona hazır uygun bir ortam içerisindeydi. İlk atmosfer, yerçekimi tarafından tutulacak kadar hafif, sıcak hidrojen gazından oluşuyordu. Su buharı, karbon monoksit, karbon dioksit, azot ve metan, hidrojen atmosferinin yerini aldı. Toprak soğudukça, su buharı yoğuşarak ve sağanak yağmurlar ile dünya havzalarını dolduruyor ve böylece denizleri oluşturuyor. Ayrıca şimşek, volkanik aktivite ve ultraviyole ışınımı da mevcuttu. Bu şekilde birbirinden farklı reaksiyonların farklı ortamlarda oluşmasını sağladı, bu durum ilk yaşam formlarının oluşmasına imkân sağlayarak abiyogenezin gerçekleşmesine ve daha sonra klasik evrim sürecinin işlemesine sebebiyet verdi.

Kimyasal Evrimin Adımları Kimyasal evrim 4 ana adımda gerçekleştiği kabul edilmektedir. İlk adım olarak; İlkel ortamdaki moleküller, amino asitler gibi basit organik maddeleri oluşturdu. Bu kavram ilk kez 1936'da Rus bilimci Aleksandr İvanoviç Oparin tarafından yazılmış "Dünyadaki Yaşamın Kökeni" adlı bir kitapta önerildi. Erken atmosferde hidrojen, amonyak, su buharı ve metan bileşenleri olarak değerlendirdi ve kimyasal olarak azalan bu ortamda oksijen yoktu. Güneşten gelen ultraviyole radyasyonunun, bu maddelerin organik moleküllere dönüşümü için enerji sağladığını belirtti. 1957'de Stanley Miller ve Harold Urey, Oparin tarafından açıklanan kimyasal evrimin gerçekleşebileceğine dair deneysel ispatı sağladı.

İkinci adım olarak;

kayaların üzerine organik monomerler serptiğini söyledi.

Kimyasal evrimin ikinci aşamasında, oluşan ve biriken basit organik moleküller (amino asitler gibi) daha büyük yapılarda (proteinler gibi) birleşmiştir. Polimer oluşturmak için dehidrasyon sentezi işlemi ile birbirine bağlanan manomerlerdir. Fakat sorun olarak polimerlerin abiyotik sentezinin enzimlerin yardımı olmadan gerçekleşmesi gerektiğidir. Ek olarak, bu reaksiyonlar su verir ve dolayısıyla sulu bir ortamda kendiliğinden oluşmaz. Miami Üniversitesi'nden Sydney Fox, ilkel ortamda dalgaların veya yağmurun, polimerlerin abiyotik olarak oluşmasını sağlayacak taze lav veya sıcak

Kimyasal evrimin son basamağında, protobiyerler genetik bilgiyi bir nesilden diğerine üretme ve aktarma yeteneğini geliştirerek kalıtımsal evrimleşmeye girdiler. Aynı zamanda bu teoriyi ispatlamak için kısa RNA polimerleri laboratuvarda

Bunu laboratuvarında yapmaya çalıştığında, Fox proteinler üretti - abiyotik olarak sentezlenmiş polipeptitler şeklinde laboratuvar ortamında üretildi. Üçüncü aşamada, polimerlerin birbirleriyle etkileşime girdiğini ve protobionts olarak bilinen agrega halinde organize edildiğini göstermektedir. Protobionts üreme yeteneğine sahip değil iken, diğer canlılık özelliklerin bir çoğuna sahiptirler. Aynı zamanda Bilim insanları laboratuvardaki organik moleküllerden protobiotları benzer koşullarda başarıyla ürettiler.

abiyotik olarak sentezlediler, 1980'lerde Thomas Cech ve arkadaşları Boulder'daki Colorado Üniversitesi'nde RNA moleküllerinin hücrelerde enzim olarak işlev görebileceğini keşfetti.

Kaynaklar 1. Keeton, William T., and James L. Gould. Biological Science. New York: W.W. Norton and Co., 1993. 2. Franklin, Carl. "Did Life Have a Simple Start?" New Scientist (October 2, 1993). 3. Radetsky, Peter. "How Did Life Start?" Discover (November 1992). 4. Chemical Evolution - The primitive Earth - Atmosphere, Life, Water, and Rna - JRank Articles http:// science.jrank.org/pages/1387/Chemical-Evolution.html#ixzz5g6B9AH49 5. https://haci-haci.typepad.com/from lıfeless to lIfe enıgmatıc advantures of matter 6. Schwartz AW, Goverde M (1982) J Mol Evol 18:351 7. Nelson, D. L. & Cox, M. M. Lehninger Principles of Biochemistry (Sixth Edition) 8. https://academic.eb.com/levels/collegiate/article/abiogenesis/571193 9. https://evrimagaci.org/kimyasal-evrimlesme-ve-abiyogenez-495

Muaz Toğuşlu Kimyager (Lisans Öğrencisi) mutazzam@gmail.com

BİLİM İNSANLARI GRAFENİ SU GEÇİRMEZ HALE GETİRMEYİ BAŞARDILAR

Son yılların en gözde sanayi maddelerinden olan grafenin bir dezavantajı mevcut: Nemlilik. Yeni keşfedilen bir yöntem ise maddeyi bu zayıflığından kurtararak, önemli üretimlerde kullanılması için uygun hale getiriyor. Su molekülleri, elektrik devrelerinin fonksiyonlarını bozan bir yapıya sahiptir. Grafen adı verilen karbon atomlarından bir araya gelerek oluşan yapının da su molekülleri ile teması, maddenin elektrik direncini bozmaktadır. Avrupalı bilim adamlarının yapmış oldukları çalışmalara göre, bu iki boyutlu oluşum metal bir devre içerisine entegre edilirse nemden etkilenmiyor. Bu yeni keşif sayesinde, çok daha uygun maliyetli sensörler geliştirilmesi bekleniyor. Grafen, kendisini oluşturan karbon atomlarının aralarında bağın şekli nedeni ile iki boyutlu bir yapıya sahip. Bu özelliği nedeni ile iletkenliği yüksek bir madde olarak biliniyor ve oldukça hassas sensörlerin yapımında kullanılması mümkün gözüküyor. Grafenin önümüzdeki yıllarda çok daha efektif ve düşük maliyetli şekilde kullanılabilmesi

için ise elektrik devrelerine uygun şekilde entegre edilebilmesi gerekiyor fakat bir problem var ki su molekülleri maddenin yapısında değişikliğe neden oluyor. Sadece su molekülleri değil nem barındıran her türlü ortam, karbon atomunun elektriğe karşı olan direncini azaltıyor. Bu durum da sensörlerin hassasiyetini bozarak, yanlış alarm vermelerine neden oluyor. İsveçli bilim insanları, sensör teknolojilerinin çekirdeği olabilecek bu madde üzerine çalışmalar gerçekleştirdiler. Yapılan araştırmalar neticesinde, grafenin metal elektrik devresine entegre edildiğinde, nemlilikten etkilenmediğini keşfettiler. Bu buluşun sensör tasarımcıları için büyük bir keşif olduğunu söyleyen araştırmacılar, bu sayede üretilecek düşük maliyetli sensörlerin, atmosferdeki sera gazlarından, karbondioksit miktarlarına kadar birçok farklı etmeni ölçebilecek kapasitede olabileceğini belirttiler.

PSİKOLOJİNİN KİMYASI

Psikoloji ve kimyanın bir etki tepki mekanizması işleyişi göstermesi, çeşitli dış dünya uyaranlarının, nöral verileri kimyasal tetikleyiciler aracılığıyla bir araya getirmesi ve davranışa -psikoloji- dönüştürmesi noktasında görülür. Hayati bir yönetici görevi gören beynin, tüm çevresel uyarı değerlerini, maddesel boyutta bir yanıta dönüştürme sürecinde, kimyasallar ile işbirliği içinde açıkça psikolojiyi yarattığı görülür. Psikoloji birey zihin ve davranışlarını sistematik olarak incelerken söz konusu bir insan olması

sebebiyle, başka birçok bilim ile de temas halinde çalışma sürdürme ihtiyacı duyan bir bilimdir. Temas noktalarının değinilecek olanı fizyoloji, nöroanatomi, moleküler biyoloji ve biyokimya temellerine dayanıyor olup “Nörotransmitter” yapısını incelemeyi gerektirir. Psikolojinin Kimyası insanın fizyolojik yapısında belirlenmekle beraber buna etkiyen birçok kimyasal -ilaç- da günümüzde psikiyatrların en önemli tedavi aracıdır.

BEYİN, ZİHİN ve PSİKOLOJİ Beyin, tüm vücut fonksiyonlarını kontrol eden sahip olduğu iç ve dış dünya arası bağlantı fonksiyonlarıyla gelen bilginin yorumlayıcısıdır, aynı zamanda akıl ve ruhun da özü olan beyin, ortalama 1.4-1.5 kg ağırlığında olup merkezi sinir sisteminin vazgeçilmez parçası, hayati bir yöneticidir. Hayati fonksiyonların kontrolü ve duyuların işlenmesi dışında beyin,

hareketler, duygu, davranış, düşünme, öğrenme ve hafıza gibi üst bilişsel fonksiyonların da sunucusudur. Beyne kafatası kılıfının ötesinde şekillendirilmiş bir sistem olarak bakarak aslında beynin, zihin ve birbirimizle ilişkilerimizin içli dışlı yaşam dansını anlamlandırabiliriz.

En düşük düzeyde beyni entegre etmek, üçlü beyin modeli -beyin kökü, limbik bölge, ve korteksaktivitelerini birleştirmeyi içerir. Beyin kökü, bedenden veri alarak kalp ve ciğerlerin temel işleyiş süreçlerini düzenleme göreviyle bedenin enerji düzeylerini kontrol etmenin ötesinde, limbik bölge biçimlendiricisidir. Yaşamsal faaliyetlerde doyuma uğramış ya da uğramamış olma durumlarımızı belirleyen uyarılmalarımızın, doğrudan kontrolcüsüdür. Belirli koşulların, beden ve beyin içinde enerji dağılımının hızlı akışını gerektirdiği görüldüğünde savaş-kaç-donakal tepkilerinin işlemini sağlar. Beyin kökü, ekstrem durumlarda algıladığı tehditler karşısında enerjimizin ya savaş ya da kaçış için devreye sokularak mı yoksa çaresizlikten donarak, zorlayıcı durum karşısında çökerek mi tepki vereceğimizin belirleyicisidir. Ancak bu tepkilerden koşula uygun hangisi seçilirse seçilsin, hayatta kaldığımız takdirde, tepkiselliğimizin başkalarına karşı açık ve anlayışlı olmaya son derece güçleştiği

görülür. Belirli bir şekilde davranmak için belirli bir “dürtü”ye ihtiyaç duyduğunuzda, beyin kökünüzün sizi eyleme yöneltmek için bir sonraki yüksek bölge, limbik alanla yakın biçimde çalışma ihtimali vardır. Limbik alan, yalnızca temel dürtülerimizin değil duygularımızın da oluşturucusu görevinde beyin kökü ve bedenle yakın biçimde çalışma halindedir. Bu duygu durumları bir anlam ışığıyla doldurulmuştur çünkü limbik bölgeler mevcut durum değerlendiricisidir. “Bu iyi mi yoksa kötü mü?” sorusu limbik alanının yönelttiği en temel sorudur. İyi veya kötü olana doğru irademiz bağlamında ilerlerken limbik alan bizi harekete geçiren ve o anda başımıza gelen şeye yüklediğimiz anlama tepki vermeye yönlendiren “duyguların” oluşumuna yardımcı olur. Limbik alan ilişki kurma ve birbirimize duygusal yönden bağlanma biçimimiz açısından da önemlidir, memeli kalıtımımızın verdiği iletişim ve beraber yaşama ihtiyacı gerekliliklerini sağlamada önemli görev üstlenir.

Limbik alan, temel endokrin kontrol merkezi olan hipotalamus için de önemli bir rol oynar. Hipotalamus, hipofiz bezi aracılığıyla bedendeki hormonları gönderir ve alır; bu da özellikle cinsel organlarımızı ve tiroit beziyle böbrek üstü bezlerini etkiler. Örneğin stresli olduğumuzda böbrek üstü bezlerini uyaran kortizol salımını kolaylaştırmak için bir hormon salgılarız ve bu da tüm metabolizmamızı zorlukla yüzleşecek biçimde yüksek alarm durumuna getirerek enerjiyi mobilize eder. Bu tepki kısa dönemli stres karşısında oldukça uyumsal olmakla beraber uzun vadede bir sorun haline dönüşebilir. Yeterince baş edemediğimiz bunaltıcı bir durumla karşı karşıyaysak kortizol düzeyleri kronik olarak yükselebilir.

Özellikle travmatik deneyimler limbik reaktiviteyi duyarlılaştırabilir, bu durum küçük çaplı streslerin bile kortizolün ani artışına sebebiyet vermesiyle travma geçirmiş kişiye hayatı güçleştirir. Yüksek kortizol düzeyleri büyüyen beyin için toksik etki de gösterebilir ve sağlıklı işlev görmesi üzerinde negatif etki yaratabilir. Aşırı reaktif limbik ateşlemeyi dindirmenin bir yolunu bulmak hem duyguların dengesini yeniden kurmak hem de kronik stresin önünü almak için gereklidir. Limbik alan, aynı zamanda gerçeklere, belirli deneyimlere, bu deneyimlere renk ve dokusunu kazandıran duygulara ilişkin çok çeşitli hafıza biçimleri oluşturmamıza yardımcı olur. Bu bağlamda merkezi hipotalamus ve hipofiz bezinin bulunduğu taraflara yerleşmiş olan iki özel nöron kümesi üzerinde derinlemesine çalışılmıştır: Amigdala ve hipokampüs. Badem biçimli amigdala anlık bir hayatta kalma tepkisi verebilir, burada duygusal katkılı tepkinin bilinçsiz meydana geldiği ve hayat kurtarabilme etkisinin yanı sıra pişmanlık da doğurabileceğini söyleyebiliriz. Daha sonra denizatı biçimli hipokampüs incelendiğinde, uzman bir “yapboz parçası birleştirici” görülür, algısal

Prefrontal korteks, zaman, benlik algısı ve ahlaki yargılar gibi kavramların temsillerini bu alanda oluştururuz. Beyin kökü aktivitesini denetleyerek bedensel süreçleri biçimlendirmeye, eyleme geçmeden önce durmamızdan, içgörü sahibi olmamıza ve empati kurmamıza, bunlarda ahlaki yargılarımızı da hayata geçirmemize kadar pek çok farklı düzenleyici işlevi vardır. Zihin, enerjinin ve bilginin akışını düzenleyen bağlantılı ve biçimlendirilmiş bir süreçtir. Düşüncenin, algılamanın, belleğin, duygunun, isteğin ve düşlemenin bazı birleşimlerinde görünür olan

bölgelerimizden, belleğe ve dil merkezimize kadar beynin birbirinden uzak bölgelerine uzanan bir değerlendiriciden söz ediyoruz. Yaşamımız boyunca biz olgunlaştıkça hipokampüs, duygusal ve algısal hafızanın temel biçimlerini gerçeklere dayalı ve otobiyografik anılara dönüştürür ancak bu insana özgü hikaye anlatma becerisi, aynı zamanda beynin en yüksek bölümü korteksin gelişimine de bağlıdır. Korteks, beynin dış katmanı ya da kabuğudur. Bedensel işlevlerin ötesine geçerek fikir ve görüşlerimizin oluşmasına aynı zamanda iç dünyamıza bakmamıza olanak sağlar. Diğer bir deyişle düşünme üzerine düşünmemize olanak sağlar, iyi haber bunun biz insanlara hayal etmek, gerçekleri ve deneyimleri yeniden birleştirmek, yaratmak gibi ayrıcalıklı yeterlilikler sunmasıdır. Sıkıntı olan bu yeterliliklerle bazen çok fazla düşünceye kapılmamıza izin vermesidir. Beş duyu aracılığıyla dış dünyaya ilişkin algılarımızı oluşturur ve dokunma-hareket algısı aracılığıyla fiziksel bedenimizin yerini ve hareketlerini bir “Akılgözü” edasıyla izler.

bilincin ve zekânın kolektif görünüşlerini kapsar. Zihin bilinç akışı olarak da tanımlanabilir. İnsan beyninin bilinçli süreçlerinin tümünü içerir. Psikoloji, bireylerin zihin ve davranışlarını sistematik olarak inceleyen bilimdir. Organizmaların hem doğrudan gözlenen davranışları, hem de düşünme, zihinde canlandırma, hatırlama ve hayal etme gibi doğrudan gözlenemeyen karmaşık zihinsel süreçleri psikolojinin inceleme alanına girer.

NÖROKİMYA Nörokimya, nörotransmitterleri ve nöronların fonksiyonlarını etkileyen diğer molekülleri içeren (psikofarmasötikler gibi) nörokimyasalların spesifik bir çalışmasıdır. Sinirbilim içindeki bu alan nörokimyasalların, nöronların, sinapsların ve sinir ağlarının

çalışmasını nasıl etkilediğini inceler. Daha basit kelimelerle beyin kimyası-nörokimya, beynin içindeki bilgileri hareket ettiren nörotransmitterler olarak bilinen kimyasalların kullanımıyla beynin çalışmasını sağlayan sistemdir.

Beyin, bir nöron ya da sinir hücresiyle kimyasal bilgi gönderme yoluyla iletişim kurar. Bu ağ, milyarlarca nöron arasında sinirsel işlevin temelini oluşturan bilgi akışını sağlar. Hücreler arası bu bilgi geçiş noktalarına sinaps adı verilir. Kimyasal sinaps, sinir hücresinin ürettiği sinyali o hücreden diğerlerine taşıyan aksonun dallarından birinin uç kısmı ile, alıcı hücrenin etrafındaki hücre zarının birbirleriyle yaklaşması sonucu meydana gelir. Hücreler birbirlerine gerçek anlamda temas etmezler. Sadece, çok ince bir aralık bırakacak şekilde yaklaşırlar. Ve sinyalin bir hücreden diğerine geçişi, “Nörotransmitter” olarak adlandırılan

ileti maddeleri aracılığıyla olur. Bu ileti maddeleri, iletinin geldiği kaynak hücrenin aksonunun ucundan salgılanır. Bu salgılanma, elektriksel uyarının aksonun ucuna gelmesi sayesinde olur. Salgılanan bu ileti maddeleri, sinapsı oluşturan o iki hücre arasındaki ince aralığa salgılanmaktadır. Salgılanmayı takiben, çok hızlı bir şekilde, ileti maddeleri, karşıdaki hedef hücrenin zarı üzerinde uygun reseptör moleküllerine bağlanırlar. İşte bu bağlanma, sebep olduğu çeşitli kimyasal olaylar sonucu, yeni hücrede bir elektriksel sinyalin doğmasına sebep olur.

Koşulların tekrarı, duygusal uyarılmayı, yeniliği ve dikkatli biçimde odaklanmayı içerir. Nöronlar arasındaki sinaptik bağlantıları güçlendirerek edindiğimiz deneyimlerden bir şeyler öğreniriz. Deneyimler sonucunda bir şeyler öğrenmeye bu kadar açık olmamızın bir nedeni de, beynin temel mimarisinin büyük oranda anne karnında olduğumuz ilk günlerden başlayarak çocukluğumuza ve ergenliğimize kadar şekillenmeye devam etmesidir. Bedensel veriler büyük ölçüde “Hormon” olarak

bilinen moleküllerin etkisiyle oluşur. Hormon İç salgı bezlerinden kana geçen ve organların işlemesini düzenleyen adrenalin, insülin, tiroksin vb. fizyolojik etkisi olan maddelerin genel adı olarak tanımlanmaktadır. Yediğimiz yiyecekler ve ilaç kimyasallarıyla birlikte kan dolaşımımıza akar, nöral rotalarımıza gönderilen sinyalleri doğrudan etkilerler. Bu etkilerin pek çoğu sinapsta etkin olan nörotransmitterleri etkiler. Nörotransmitterlerin sinir sistemimizin farklı bölgeleri üzerinde belirginleşmiş ve kapsamlı etkileri vardır. Şimdi bunları inceleyelim.

NÖROTRANSMİTTERLER Uyarıcı veya inhibe edici bir etkiye neden olmak için bir nöron tarafından hedef üzerine salınan bilgi-uyarı kimyasal molekülüdür. Nöronlar arasındaki haberleş-

meden sorumlulardır. Temel kontrol merkezi beyin, işlevini bu kimyasal nöron taşıyıcısı aracılığıyla sağlar.

Seratonin Serotonin, esansiyel amino asit L-Tryptophan'den sentezlenen bir biyokimyasal haberci ve düzenleyicidir . Serotonin , omurgalıların ve omurgasızların sinir sistemine yaygın bir şekilde dağılmıştır ve davranışsal etkilerinin bazıları evrim boyunca korunmuştur. Düşüklüğünün gerginlik, şiddet ve dürtüsel bozukluklara sebep olduğu görülmüştür. Daha geniş ve daha karmaşık davranışsal bir repertuar sergileyen omurgalılarda, serotoninin ayrıca uykuyu, iştahı, cinsel davranışı düzenlediği, mutluluk, canlılık ve

zindelik hisleri verdiği, eksikliğinin depresyon, obsesif-kompulsif bozukluk, fobiler, travma sonrası stres bozukluğu, epilepsi ve genelleşmiş anksiyete bozukluğu gibi sorunları tetiklediği görülmüştür. Serotoninin sinir sisteminde üç farklı etki şekli vardır: Sinaptik bobinlerde lokal olarak hareket eden verici olarak (nörotransmitter); salınım bölgelerine uzak bir mesafede difüzyon üzerine, parakrin (hacim olarak da adlandırılır) etkiler ve kan akışında dolaşarak hormonal etkiler üretir.

Seratoninle ilk karşılaşmamız 1970’lerde vahşi bir şekilde intihar edenlerin normal yollarla intihar edenlere oranla beyinlerinde seratonin düşüklüğünün fark edilmesiyle başladı. Sonrasında bu keşif seratonin kazandırıcı çeşitli kimyasallar üretiminin önünü açtı. (Prozac, Paxil, Zoloft vb.)

Dopamin Dopamin, pozitif inotropik aktiviteye sahip bir monoamin bileşiğidir. Dopamin, dehidroksifenilalaninin dekarboksilasyonu, norepinefrin ve epinefrinin öncüsü olan, doğal olarak oluşan bir katekolamindir. Dopamin, beynin ekstrapiramidal sisteminde ve hareketi düzenlemede önemli bir nörotransmitterdir. Dopamin beynin ödül sistemi içinde yer alır; davranışlar dopamin pompalanmasını tetikleyerek bağımlılık yaratabilirler, bağımlılığın gözlendiği her faktörün aslında beyinde dopamin salgılama uyarısına sebep olduğunu söylemek mümkündür. Arzunun, motivasyonun, dikkatin ve öğrenmenin alt katmanı olarak çok sayıda zihinsel aktivitede rol oynar. Dopamin aracılığıyla kalp atış hızı ve kuvveti artar,

böylece kan debisinde artış görülür. Dopaminerjik reseptörlerin böbreği uyarması, kan damarlarının genişlemesine ve glomerüler filtrasyon hızı, böbrek kan akışı, sodyum atılımı ve idrar çıkışında bir artışa yol açar. Dopamin için ayrıca “hazzın sinirbilimi” ifadesini de kullanabiliriz, coşku, heyecan ve orgazmın arka planında dopamin nörotransmitterleri yer alır. * Kokain ve amfetamin grubu ilaçlar dopamin geri alım inhibitörleri olarak bilinir. Fazla kullanımında dopamin reseptörleri duyarsızlaşır ve kişinin depresyon eğilimi başlar. Dopamin alıcılarını harekete geçiren ilaçlar Parkinson hastalarında bilinci güçlendirmek için kullanılır.

Oksitosin Oksitosin, hipotalamusta üretilip arka hipofizden salınan primer olarak beyinde nöromodülatör görevi olan nonapeptit bir memeli hormonudur. Oksitosin, uterin sıkışmalarına ve süt enjeksiyonuna neden olmak için düz kas hücrelerine etki eder. Sosyal davranışların düzenlenmesinin, güven ve empati hislerinin, çiftler arası bağlanma duygusunun ve ilişkilerin temelindeki kimyasaldır. Annelik davranışları ve ruhunda önemli etkileri vardır. Ayrıca cinsel aktivite ve orgazm ile de yakından ilişkilidir.

GABA Gama-Aminobütirik Asit , merkezi sinir sistemi (CNS) inhibe edici aktiviteye sahip doğal olarak oluşan bir nörotransmitterdir. Beyindeki başlıca uyarıcı nörotransmiter glutamattan dönüştürülen gama-aminobütirik asit ( GABA ), reseptörlerine, GABA -A ve GABA -B'ye bağlanarak nöroal uyarılabilirliğin düzenlenmesinde ve böylece iyon kanalı açılmasına, hiperpolarizasyona neden olarak nörotransmisyonun inhibisyonunda rol oynar. GABA, beynin her yerinde bulunur ve daima engelleyici (inhibitör) etkili nörotransmitter olarak oldukça önemlidir. Beynin elektrik aktivitesini yavaşlatma etkisi yaratır ve kasılma giderici, ruhsal durumu stabilize edici olarak kullanılır. Korteks altı ateşlemenin

prefrontal engellenmesinde önemli rolü olan bir sinir ileticidir. Dolayısıyla psikolojik ve fizyolojik uyum, koordinasyon, ayrıca denge, bu kimyasalın korteks altı ateşlemeyi yatıştırma etkisiyle sağlanır.

Asetilkolin Bir alkaloid olan asetilkolin tanımlanan ilk nörotransmitterdir. Merkezi sinir sisteminde yer alan kimyasal bir transmitter olmasının yanı sıra birçok organizmanın parasempatik sinir sisteminde yer alır. Özellikle çevresel sinir sisteminde motor nöronlar ve otonom sinir sisteminin nöronları tarafından salgılanır. Kas hücrelerine etki ederek kasların gevşemesini sağlar. Merkezi sinir sisteminde bilişsel işlevlerin gerçekleşmesine katkıda bulunur. Özellikle uyanma, dikkat ve bazı duyu işlevlerinde rol oynar. Merkezi sinir sisteminde asetilkolin üretecek nöronların hasar görmesi Alzheimer hastalığı ile bağlantılıdır. Demans ilerleyici bir durumdur ve beynin bellek, dikkat, dil becerileri ve problem çözme yeteneğini giderek kaybetmesi sonucunda kendini gösterir.

“Beynin kimyasal dengesindeki küçük bir değişiklik büyük davranışsal değişikliklere neden olabilir” David Eagleman, Incognito

Kaynaklar Mindsight: Daniel J. Siegel https://www.livescience.com/29365-human-brain.html https://thepsychologist.bps.org.uk/volume-20/edition-8/chemical-brain https://mayfieldclinic.com/pe-anatbrain.htm http://www.chemistryislife.com/the-chemistry-of-psychology https://bmickleychemhonors.weebly.com/what-is-neurochemistry.html https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov https://qbi.uq.edu.au/brain/brain-physiology/what-are-neurotransmitters https://www.cognifit.com/mind https://en.wikipedia.org/wiki

Elif Berfin Kavak Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) elifkavak99@gmail.com

KATLANABİLİR ELEKTRONİK BİLEŞENLER ÜRETMEK İÇİN YENİ BİR YÖNTEM GELİŞTİRİLDİ

Exeter Üniversitesi'nde araştırma yapan mühendis ekibi, gelecekte elektronik ürünlerin tamamında kullanılacağı düşünülen Grafen maddesinden yararlanarak, yüksek dielektrik karakteristiğe sahip materyaller ile van der Waals hetero-yapıları üretmenin yeni bir yolunu keşfetti. Bu yöntem, katlanabilir elektronik cihazlar üretmenin önünü açabilir. Grafen, karbon atomlarının bal peteği yapısında dizilerek oluşturduğu ve hakkındaki çalışmalarla 2010 yılında Nobel Ödülü kazandıran mucizevi maddedir. Grafen üzerinde yapılan çalışmalar, belli bir süredir devam ediyor. Exeter Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, Grafen'i kullanarak elektroniğin geleceğine

yön verebilecek bir teknik geliştirdi. Mühendislerden oluşan araştırma ekibi, yüksek dielektrik özelliğe sahip iki boyutlu ince kristalli malzemeleri kullanarak van der Waals hetero-yapılarının üretimini kolaylaştırmanın yeni bir yolunu keşfetti. Van der Waals hetero-yapılarının getirdiği avantajların oldukça fazla olmasına rağmen, üretiminin karmaşık olmasından dolayı bu yapılar kullanılamıyordu. Araştırma ekibinin keşfettiği teknik ile bu yapılar kullanılarak uygun voltaj ölçeklendirmesi yapılabiliyor. Çalışmalarında yüksek dielektrik karakteristiğe sahip malzemelerden de yararlanan ekibin bu keşfi, yeni

nesil esnek elektronik cihazların üretiminin önünü açabilir. Araştırmacılardan Dr. Freddie Withers, yaptıkları keşfin yeni nesil elektronik ürünler için oldukça önemli olduğunu belirterek şu açıklamaları yaptı: "Yüksek dielektrik karakteristiğe sahip malzemeleri çeşitli van der Waals hetero-yapılarına yerleştirme yöntemimiz, gelecekte esnek van der Waals cihazları üretebilmenin önünü açıyor. Bu yöntemle van der Waals hetero-yapılara komşu tek katmanlı malzemelere de zarar vermiyoruz." Elektronik cihazlarda küçülmeyi sağlamak için araştırmacılar, sık kullanılan yalıtkanlar yerine

yüksek dielektrik karakteristiğe sahip maddeler kullanmaya başlamışlardı. Fakat kullanılan yüksek dielektrik karakteristiğe sahip maddelerin üretim yöntemleri, 2 boyutlu malzemeler ile uyumlu değillerdi. Exeter Üniversitesi'nde keşfedilen bu üretim yöntemi, çift kapılı Grafen transistörlerinin ve optikte tünelleme transistörleri olarak adlandırılan elemanları içeren nano-elektronik ve opto-elektronik cihazların üretilebilmesine olanak tanıyacak. Van der Waals hetero-yapıları üretmek için kullanılacak bu yöntemin tüm detaylarına, Science Advances'da yayınlanan makaleden ulaşabilirsiniz.

NANOTEKNOLOJİ NEDİR?

Nano bir ölçü derecesidir ve milyarda bir demektir. Nanoteknoloji ise bu ölçekte geliştirilen teknolojidir. Moleküler ölçekte maddenin kontrolü olan uygulamalı bir bilim alanını ifade eder. Genel olarak nanoteknoloji 100 nanometre veya daha küçük yapılarla ilgilenir ve bu boyutta materyaller veya cihazlar geliştirmeyi içerir. Nanoteknoloji çok geniş bir alanı içermektedir bu nedenle tüm bilim dallarını kapsar. Geleneksel teoriler nanomalzemeleri açıklamakta

yetersiz kalır çünkü boyutlar 100 nm’nin altına indirildiğinde ortaya çıkan özellikler farklıdır. Nanoteknoloji ile daha kaliteli ve düşük maliyetli cihazlar geliştirmemiz mümkündür. [1][2]

Nanoteknolojide üretim aşamasında iki ana yaklaşım bulunmaktadır. Bunlar, ‘yukarıdan aşağıya’ ve ‘aşağıdan yukarıya’ üretim teknikleridir. Yukarıdan aşağıya üretim tekniğinde, üretime bütün halinde bir malzeme ile başlanır ve daha sonra malzeme çeşitli yöntemlerle daha küçük parçalara ayrılır. Yavaş

ve büyük ölçekli üretim için uygun değildir. Buna ek olarak üretim hızlı ve ucuz değildir. Aşağıdan yukarıya üretim tekniğinde ise üretime atom veya moleküllerle başlanır ve nano yapılar oluşur. Bu yöntem oldukça ucuzdur fakat zaman alabilir. [3][4]

Nanopartiküller nano teknolojinin temelini oluşturur ve boyutları 1-100 nm aralığında değişir. Oldukça yeni ve farklı özelliklere sahiplerdir.

NANOTEKNOLOJİ İLE GELİŞTİRİLEN ÜRÜNLER Nanoteknoloji oldukça geniş bir alandadır bu nedenle üretilmiş birçok ürün nanoteknolojiden faydalanmıştır.

• Güneş Kremleri Birçok güneş kremi, nanopartiküller halinde çinko oksit veya titanyum oksit içerir. Daha eski güneşten koruyucu, daha büyük parçacıkları formüle eder, bu da çoğu güneşten koruyucuya beyazımsı rengini verir. Daha küçük parçacıklar görünmezdir, yani güneş koruyucusunu cildinize sürdüğünüzde, size beyazımsı bir ton vermez. [4]

• Giysiler Bilim adamları, giysileri geliştirmek için nanopartiküller kullanıyor. Kumaşlar ince bir çinko oksit nanopartikülle kaplanarak, UV ışınlarından daha iyi koruma sağlayan giysiler üretilebiliyor. Buna ek olarak nano parçacıklar ile bazı giysiler leke tutmaz hale getirilebiliyor. [4]

• Çizilmeye Karşı Dirençli Kaplamalar Çizilmeye dirençli polimer kaplamalara alüminyum

silikat nanoparçacıklarının eklenmesinin, kaplamaların daha etkili olmasını sağladığı ve çizilmeye karşı direnci arttırdığı keşfedildi. Çizilmeye karşı dirençli kaplamalar araba ve gözlük camı gibi bir çok alanda kullanılabilmektedir. [4]

• Antimikrobiyal Bandajlar Bilim adamı Robert Burrell, gümüş nanoparçacıklarını kullanarak antibakteriyel bandaj üretmek için bir proses oluşturdu. Gümüş iyonları mikropların hücresel solunumunu engeller yani gümüş zararlı hücrelere zarar verir, onları öldürür.

• Kendi Kendini Temizleyen Cam Camı hidrofilik ve fotokatalitik hale getirmek için nanoparçacıklar kullanılır. Fotokatalitik etki, ışıktan gelen UV radyasyonu cama çarptığında, nanopartiküllerin enerjilendiği ve camdaki organik molekülleri parçalamaya başladığı anlamına gelir. Hidrofilik etki, suyun camla temas ettiği anda gözlenir, suyun camın üzerine düzgün bir şekilde yayılmasını ve camın temiz bir şekilde yıkanmasını sağlar. [4]

[4]

Kaynaklar [1] Enderby, J. and Dowling, A., Nanoscience and nanotechnologies: Opportunities and Uncertainties, The Royal Society & The Royal Academy of Engineering Report , London, 2004. [2] Yazıcı, E., Ultrasonik sprey piroliz tekniğiyle küresel gümüş nano-parçacıklarının üretimi, İ.T.Ü. Fen bilimleri Enstitüsü yüksek lisans tezi, 2009. [3] Menceloğlu, Y. Z., Kırca, M. B., Nanoteknoloji ve Türkiye, TÜSİAD, Yayın No -T/2008-11/474, Kasım 2008. [4] www.scribd.com,”Nanotechnology and its aplications”

Eda Akın Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) eda.akin.399@gmail.com

KİMYA MÜHENDİSLERİ DAHA GELİŞMİŞ NANO MALZEMELER OLUŞTURMAK İÇİN YENİ TEORİLER GELİŞTİRİYOR

Fotoğraf : Ligand korumalı metal nano-blokları içeren ACS dergisinin kapak resmi. Nanomalzemeler; farklı elektronik, optik ve kimyasal özelliklerinin bir kısmı sayesinde, kimyasal üretiminden, ilaca ve ışık yayıcı cihazlara kadar çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Ancak, yapılarına "doping işlemi" olarak da bilinen başka bir metal sokulduğunda; araştırmacılar, metalin hangi pozisyonda yer alacağından ve nano-blokların genel kararlılığını nasıl etkileyeceğinden emin değillerdir. Bu da deneysel zamanı ve maliyetleri arttırır. Bununla birlikte, Pittsburgh Swanson Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'ndeki araştırmacılar, nano malzeme yapısına belirli bir metal sokulduğunda nano-blokların nasıl davranacağını daha iyi tahmin etmek için yeni bir teori geliştirdiler. "Ligand Korumalı Metal Nano-Blokların Termodinamik Kararlılığı" adlı bu çalışmaları, ACS Journal of Physical Chemistry Letters dergisinin kapağında yer aldı. Swanson

Üniversitesi Kimya ve Petrol Mühendisliği bölümünde Doçent olan Giannis Mpourmpakis ve NSF Lisansüstü Üyesi olan Dr. Michael Taylor bu araştırmanın ortak yazarlarındandır. Elde ettikleri bulgular, katalitik uygulamalar için nanopartiküller tasarlamaya odaklanan önceki araştırmalarla birbirine bağlıdır. Dr. Mpourmpakis, "Nano-blokların büyüklüğünü, şeklini ve bileşimini yapılandırmak, kendi iç özelliklerini kontrol etmenin bir yoludur. Özellikle, Ligand korumalı Au (altın) nano-bloklar, boyutlarının kesin kontrolünün sağlandığı bir nanomalzeme sınıfındadır. Araştırmamız, bu malzemelerin bimetalik eşlerinin nasıl oluştuğunu daha iyi tahmin etmeyi amaçladı. Bu da laboratuvarda aşırı deneme ve hatalı denemeler yapmadan yapısını daha kolay tahmin etmemizi sağlayacaktır " diyor.

Dr. Mpourmpakis'in Bilgisayar Destekli Nano ve Enerji Laboratuvarı'nda (C.A.N.E.LA.) tamamlanan araştırma, ligand korumalı Au nano-bloklardaki tam dopant konumlarını ve konsantrasyonlarını hesaplamalı olarak tahmin etmelerini sağladı. Ayrıca, deneysel olarak sentezlenen Au nano-bloklarının tam boyutlarını açıklayan yeni geliştirilen teorilerinin, daha fazla çok yönlülüğe sahip olan bimetalik na-

no-bloklara da uygulanabileceğini keşfettiler. Dr. Mpourmpakis, “Bu hesaplama teorisi şimdi nanomalzemelerin keşfedilmesini hızlandırmak ve deneysel çabaları daha iyi yönlendirmek için kullanılabilir. Dahası, bu teoriyi bimetalik nanobloklar üzerinde test ederek, uyarlanmış özellikler sergileyen materyaller geliştirme potansiyeline sahibiz. Bu da nanoteknoloji açısından büyük bir etki yaratabilir” dedi.

Haberi Çeviren : Elif Aytan

YEMEK KİMYASI

AKŞAMA YEMEKTE KİMYA VAR!

Hiç kimyanın hayattaki yerini düşündünüz mü? Şu hep bilindik olanları geçelim. Yemeklerimizde de bize eşlik ettiği aklınızın ucuna gelir miydi? Yemek yaparken bilimsel bir süreci takip ettiğinizi biliyor muydunuz? Yemek yapmak için kullandığınız birçok malzeme kimyasal ilaçlarla böceklerden korunuyor fakat yemeklerin pişim sürecinin kimya ile bağlantılı olduğu kimsenin aklına gelmezdi dimi?

katıya dönüşür bu bir kimyasal olaydır. Bunun yanında yumurta çok piştiğinde etrafı yeşile dönüşür, bunun sebebi yumurta sarısındaki demir miktarıdır. Yumurta uzun süre kaynadığında yumurta beyazındaki hidrojen sülfür ve yumurta sarısındaki demir reaksiyona girerek yeşil renk açığa çıkartır. Aynı şekilde yumurtanın demir bir tavada kızartılmasıyla da aynı reaksiyon gerçekleşir.

Mesela yumurta çiğ halde sıvıyken piştiğinde iste

Peki bir yemeği soğansız düşünebilir misiniz? Soğanın lezzetinin, kavrulurken içerisindeki protein ve şeker molekülleri arasında kimyasal tepkime sonucunda ortaya çıktığını da bilmelisiniz o halde. Ve sonrasında pişmiş soğanın renginin kahverengiye

dönmesi de bir kimyasal tepkime sonucunda ortaya çıkar. Buna Mailard tepkimesi denir. Yemek lezzetinin ve lezzetinin oluşmasında aminoasit ve şeker, asitlik derecesi, sıcaklık, zaman, oksijen ve suyunda önemi büyüktür.

Aynı zamanda ekmeğin kızarırken kahverengine dönmesi de Mailard tepkimesinden kaynaklıdır. Mailard tepkimesi sonucu açığa çıkan melanoidin maddesi ekmeğin kahverengi olmasını sağlar.

Kuşkonmaz, kaynadıkça rengi açılır. Çünkü kaynadıkça su molekülleri patlar ve renk değişimine sebep olur. Fakat çok kaynarsa gri renge dönüşür, bu renk değişimi hücre duvarlarının suyu çekmesinden kaynaklanır. Hücre duvarları su çektikçe asit salınımı yapar ve kuşkonmazın tadının bozulmasına yol açar.

Başka bir örnek verecek olursak, una su eklendiğinde proteinler birbiriyle bağ oluşturur. Ekmeğin yoğurulması sırasında glüten proteini ağlarını oluşturur ve bu ağlar mayalanma ile oluşan karbondioksit gazını tutarak hamurun kabarmasını sağlar.

Bir gecede yeşil muz olgun sarı bir muza dönüşüyor peki ama neden? Bunun nedeni etilen gazıdır. Elmaların hatta muzların bizzat kendilerinin çıkardığı etilen meyvelerimizi bozabilir. Ancak bir elmanızı olgunlaşmamış bir avokado ile kağıt bir torbaya koyduğumuzda etilen gazı meyveleri taze tutacaktır.

Kaynaklar http://www.chymist.com/cooking.html http://www.ift.org/knowledge-center/learn-about-food-science/k12-outreach/food-science-experiments/ food-chemistry-experiments.aspx https://www.acs.org/content/acs/en/education/students/highschool/chemistryclubs/activities/food-andchemistry.html

Hilal Kök Kimyager (Lisans Öğrencisi) hilal.kok@hacettepe.edu.tr

TAMAMEN YERLİ NANO-KERATİN 25 YILLIK ÇALIŞMANIN ARDINDAN ERZURUM'DA ÜRETİLDİ

Erzurum Atatürk Üniversitesi Fen Fakültesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Esabi Başaran Kurbanoğlu ve ekibinin 1994'ten beri sürdürdüğü çalışmaların ardından, Türkiye'nin ilk yerli nano-keratini üretildi. Erzurum Atatürk Üniversitesi Fen Fakültesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Esabi Başaran Kurbanoğlu ve ekibinin 1994'ten beri süren araştırmalarının sonunda hiçbir katkı maddesi içermeyen yerli nano-keratin için patent başvurusu yapıldı. Atatürk Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Ömer Çomaklı, Anadolu Ajansı'na yaptığı açıklamada, bu tarz çalışmalara üniversite olarak destek verdiklerini ve Prof. Dr. Kurbanoğlu ile ekibinin çalışmasının da bilgiyi toplumla buluşturma anlamında değerlendirilmesi gerektiğini söylerek şunları ekledi: "Üniversite olarak amacımız, çalışmalarımızın Türkiye'nin ekon-

omisine ve büyümesine katkı sağlamasıdır. Bu tip çalışmalara hem destek veriyoruz hem teşvik ediyoruz hem de bu tür çalışmaların yapılabilmesi için gereken ortamları oluşturuyoruz. Arkadaşlarımıza bu çalışmalarından dolayı teşekkür ediyoruz. "Bunun yanı sıra Prof. Dr. Esabi Başaran Kurbanoğlu, ürettikleri bu keratin maddesinin ileri boyutta bir nano özelliğe sahip olduğunu belirterek, Türkiye'de bir ilke imza attıklarını söyledi. Ek olarak Kurbanoğlu, yurt dışından ithal edilen keratinlerin kanserojen madde içerdiğini savunarak, yerli keratin ile ithal keratin arasındaki farkı şu sözlerle açıkladı: "Ürettiğimiz keratinin ithal edilenlerden en temel farkı çok saf ve nano boyutta oluşudur. İthal edilene karşın ürettiğimiz keratinin içerisinde herhangi bir toksit ya da katkı maddesi yoktur.

Yerli üretimimiz olan keratinin kokusu da rengi de ithal edilenlerden farklıdır. Herhangi bir zararlı yan etkisi de yoktur."Prof. Dr. Kurbanoğlu ve ekibinin ürettiği bu keratin maddesi, kozmetik alanında ülke

ekonomisine ciddi faydalar sağlayabilir. Türkiye'nin döviz kaybı yaşadığı alanlardan biri olan kozmetik alanı, Kurbanoğlu ve ekibinin patent almasının ardından başka bir boyuta taşınabilir gibi görünüyor.

NANOTEKNOLOJİ İLE YANGINLARI ÖNLEMEK MÜMKÜN MÜ?

Bu sayımızda nanoteknoloji yöntemleri ile yangınların önlenebilmesi ve kaybın en aza indirilmesi için yapılan çalışmaları sizler için araştırdım. Sizler için keyifli bir yazı olmasını umuyorum. Öncelikle yangının ne olduğuyla başlayalım.

Yangın Nedir? En basit tabiriyle yanıcı maddenin belirli bir sıcaklıkta oksijen ile tepkimeye girmesiyle meydana gelen olaydır. Yangınlar maddenin türüne göre altı gruba ayrılır. Peki bunlar nedir?

A Sınıfı Yangın Katı haldeki yanıcı maddelerin yanmasıyla oluşan yangınlardır. Örneğin odun, pamuk, kağıt gibi maddelerin yanması sonucu oluşan yangınlar A sınıfı olarak tanımlanır. Bu yangınları söndürmek için su, sıvı söndürücü, kuru kimyevi tozlu söndürücüler kullanılabilir.

B Sınıfı Yangın Sıvı haldeki yanıcı maddelerin yanmasıyla oluşan yangınlardır. Örneğin benzin, alkol tiner gibi maddelerin yanması sonucu oluşan yangınlar B sınıfı olarak tanımlanır. Bu yangınları söndürmek için su kullanılmamalıdır. Kuru kimyevi tozlu veya köpüklü söndürücüler kullanılabilir.

Farklı yangınlar için farklı teçhizatlar gereklidir, bu sebeple öncelikle yangının türü belirlenmeli daha sonra uygun yöntemle söndürülmelidir. C Sınıfı Yangın Gaz haldeki yanıcı maddelerin yanmasıyla meydana gelen yangınlardır. Başta metan ve pentan olmak üzere hidrokarbonlar, asetilen, hidrojen vb. yanıcı/ patlayıcı gazların yanması sonucu oluşan yangınlar C sınıfı olarak tanımlanır. Bu yangınları söndürmek için kuru kimyevi tozlu söndürücüler kullanılabilir.

D Sınıfı Yangın Metallerin yanması sonucu meydana gelen yangınlardır. Metaller çok yüksek sıcaklıkta, korlu, alev çıkarmadan yanar. Söndürme için kesinlikle su kullanılmamalıdır. Eğer su kullanılırsa, yüksek sıcaklıktan dolayı su moleküllerindeki hidrojen açığa çıkar. Hidrojen patlayıcı bir gaz olduğu için ortamda patlama meydana gelebilir. Bu yangınların söndürülmesi için kuru kimyevi tozlu söndürücüler kullanılabilir.

E Sınıfı Yangın Elektrikli cihazlarda veya elektrik tesisatında meydana gelen arızalardan kaynaklı yangınlardır. Söndürme için su kullanılmamalıdır. Su iletken bir malzemedir ve elektrik yangınlarında kullanılması durumunda çarpılma meydana gelebilir. E sınıfı yangınlar içeriğinde karbondioksit bulunan söndürücüler ile söndürülebilir.

F Sınıfı Yangın Pişirme aletlerinde kullanılan yağların yanması sonucu meydana gelen yangınlardır. Özellikle evlerde, restoran ve otellerin mutfaklarında oluşabilmektedir. Tencere ve tavalarda kullanılan yağların sıcaklığının çok fazla yükselmesi sonucu bu tip yangınlar çıkabilmektedir. Söndürme için su kullanılmamalıdır. Su kullanılması durumunda parlama ve patlama meydana gelebilir. Toz söndürücü veya sulu kimyasal söndürücüler kullanılabilir. [1]

ciddi boyutta can ve mal kaybına neden olabilirler. Örneğin Amerika Birleşik Devletleri’nde 2005-2015 yılları arasında 3280 sivil ölüm, 15,700 sivil yaralanma ve 14,3 milyar dolar maddi kayıp yaşanmıştır. [2] Günümüzün hızla ilerleyen bilimi nanoteknoloji bu konuda belirli çalışmalar yaparak bu kayıpları en aza indirmeyi hedeflemektedir. Nanoteknoloji, daha güvenli ve dayanıklı bir polimerik malzeme olarak yangına ve aleve karşı diğer yapı malzemelerin ve kaplamaların yerine kullanılabilir. Gelin şimdi nanoteknolojide yangın güvenliği için yapılan çalışmaları inceleyelim. * Bu teknolojiyi mevcut ahşap, kil, tuğla, harç, pamuklu tekstil, köpük, kağıt ve kartonun yanı sıra diğer birçok malzemeyle birleştirerek yangına karşı daha dayanıklı hale getirmek mümkün. Bu sayede daha güvenli binalar yaratarak yangına dayanıklılık derecesi (FRR) daha yüksek olan FRR’ler, yangın durumunda acil durum çalışanlarına daha güvenli bir giriş sağlar. * Malzemeleri partikül boyutuna parçalayarak nanoteknoloji ile farklı karışımlarını ve kimyasal kombinasyonlarını araştırmak, yangın söndürme yeteneklerinin etkinliğini ve gücünü artıracaktır. * Bu teknolojinin daha fazla araştırılması gereken bir diğer kullanım alanı da yangın söndürme ekipmanları ve kıyafetleridir. Nanoteknolojiyi kullanarak, giyim ve ekipmandaki liflerin gücü ve dayanıklılığı yangınlara ve yüksek termal enerjiye daha fazla dayanabilir. Bu, herhangi bir yangın aşamasıyla savaşırken itfaiyecilerin güvenliğini arttırmaya yardımcı olacaktır. Bu, itfaiyecilerin yangınlarla daha güvenli bir şekilde savaşmasına yardımcı olmakla kalmayıp, aynı zamanda yüksek riskte çalışanların güvenliğini de artırabilir. Örneğin, elektrik tehlikeleri, çelik işçileri ve kaynakçılar etrafında çalışan insanlardır.

Yangınlar büyüklüğüne ve yanıcı maddesine göre çok

* Nanoteknolojiden faydalanabilecek bir diğer alan ise otomotiv endüstrisidir. Arabalarda çıkan birçok yangın var. Bir kazadan mı yoksa aşırı ısınan bir motordan mı kaynaklandığı çoğu zaman tespit edilemeyen yangınlar nanoteknoloji ile önlenebilir. Yakıt hatlarında ve motor yapısında nano kaplama kullanılması hem araç yangınlarının hemde hasarı azalmasını sağlayabilir. Nanoteknoloji malzemelerinin bir aracın gövdesinde kullanılması hem otomobilin ömrünü uzatabilir hem de yolcuları potansiyel olarak ağır yaralanmalardan koruyabilir. * Hidrojeller, küresel olarak kullanılırlar çünkü mükemmel ısı direncine sahiptirler, yangına dayanıklı kumaş malzemelerine göre daha ucuzdur. Hidrojeller yangına dayanıklı battaniye, giyim eşyası ve diğer giyim eşyalarında kullanılır, çünkü ateşten ısı çekerler ve termal yanmaları önlerler. Hidrojeller ikincil bir tabaka olarak kullanılır ve yangına dayanıklı bir malzeme oluşturmak için kumaşlara lamine edilir. Hidrojeller, daha büyük bir ısı kapasitesine sahip ve daha büyük miktarda enerjinin bir yangından emilmesini sağlar ve % 90 su içerir. Hidrojellerin dezavantajı, pahalı olmaları ve aynı zamanda daha yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında daha hızlı ayrışırken daha az etkili olabilmeleridir. * Nanoteknoloji, birçok pamuklu tekstil ürününde örneğin mobilyaya uygulanan ve yangına karşı daha yüksek bir direnç yaratan nişasta bazlı kaplama yapımında kullanılır. Bu, pamuğu ateşten koruyabilecek biyo-bazlı etkili ve boyanabilir bir kaplama

oluşturmak için nişasta bir tabaka halinde uygulanmaktadır. Nişasta kaplaması, pamuk malzemesinin yoğunluğuna bağlı olarak etkinlik bakımından değişebilir. Genel olarak, nişasta kaplama kömür oluşturma kabiliyetini azaltır ve yüksek sıcaklıklarda üretilen termal kararlı organik tortuyu ikiye katlar. Bu, nişasta malzemesiyle kaplanan malzemenin, nişasta biyo tabakalarını yakacağı ve ateşe dayanıklılık yeteneklerine yardımcı olan bir artık üreteceği anlamına gelir. Bu ısı düşüşleri, bir yangın sırasında salınan toplam ısının % 40'ına ulaşır. Bu biyo-temelli sistem, pamuklu giysilerde, mobilyalarda, nanoteknolojinin çeşitli endüstrilerinde ve imalat işletmelerinde çok etkili kullanım sağlayan diğer tekstil malzemelerinde kullanılabilir.

Çevreye zarar vermeyen polimerize yangından korunma tekniklerini içeren yenilikçi çözümlerin geliştirilmesi ve yangının geciktirilmesi için polimer yüzey mühendisliği ile entegre nanoteknoloji yöntemlerinin uygulanması için çalışmalar sürdürülmek-

tedir. Umuyoruz ki en başta insan sağlığı olmak üzere maddi ve manevi kayıpların azalması için yeni yöntemler araştırılıp en kısa sürede uygulanmaya başlanacaktır.

Kaynaklar [1] https://www.mavili.com.tr/yangin-nedir/1263-yangin-nedir.html [2] Safety Science, Volume 110, Part A, December 2018, Pages 214-221

Rabiye Baştürk Kimya Mühendisi (Lisans Öğrencisi) odtulurabiya@hotmail.com

İNSAN İDRARINDAN ÜRETİLEN DÜNYA’NIN İLK BİYO-TUĞLALARI

Fotoğraf: Bu hafta Cape Town Üniversitesi’nde, insan idrarı kullanılarak yapılan dünyanın ilk biyolojik tuğlaları (biyo-tuğlalar) ortaya çıkarıldı. Resimde bulunan kişiler (soldan başlayarak), İnşaat Mühendisliği’nde Dr. Dyllon Randall ve onun öğrencileri Vukheta Mukhari ve Suzanne Lambert. (Cape Town Üniversitesi) Atık geri kazanımında yenilikçi bir yaklaşımın sinyalini veren Cape Town Üniversitesi inşaat mühendisliği yüksek lisans öğrencisi Suzanne Lambert tarafından, insan idrarından elde edilen dünyanın ilk biyolojik tuğlaları (biyo-tuğlalar) ortaya çıkarıldı. Biyo-tuğlalar, mikrobiyel karbonat çökmesi adı verilen doğal bir proses yoluyla oluşturulur. Lambert’in danışmanı ve su kalite mühendisliğinde kıdemli okutman olan Dr. Dyllon Randall, bu durumun deniz kabuklarının oluşma şeklinden çok da farklı olmadığını söyledi. Bu durumda, gevşek kum, üreaz üreten bakteriler ile birlikte kolonize edilir. Bir enzim olan üreaz, kompleks bir kimyasal reaksiyon yolu ile kalsiyum

karbonat üretirken idrarda bulunan üreyi parçalar. Bu durum, ister katı bir sütun olsun ya da şimdi ilk kez dikdörtgen bina olsun kumun herhangi bir şekle girmesini sağlar. Son birkaç aydır, Lambert ve inşaat mühendisliği onur öğrencisi Vukheta Mukhari, inovatif bir yapı malzemesi üretebilmek için çeşitli biyo-tuğla şekillerini ve gerilme mukavemetlerini test ederek laboratuvarda yoğun bir şekilde çalıştılar. Ayrıca Mukhari, inşaat mühendisliği bölümünden Profesör Hans Beushausen’nden eş danışmanlık almaktadır. Beushausen, ürünlerin test edilmesini yardımcı olmaktadır. Biyo-tuğlalar, oda sıcaklığında kalıplarda yapıldığı

için bu gelişme ayrıca çevresel ve küresel ısınma için de iyi bir haberdir. Belirli şekle sahip tuğlalar yaklaşık 1400 ‘de fırınlarda pişirilir ve büyük miktarda karbondioksit üretir.

Sıfır Atık

Üretilen tuğlaların mukavemeti, müşterinin talebine göre değişmektedir.

İlk olarak, idrar yeni gübre üreten idrar kaplarında toplanır ve katı gübre üretmek için kullanılır.

Randall, ‘’Eğer müşteri yüzde 40’lık kireçtaşı tuğlasından daha sağlam bir tuğla istiyor ise, bakterilerin tuğlayı daha sağlam hale getirmeleri için çok daha uzun süre büyümelerine izin vermelisiniz.’’ diyerek açıklamada bulundu.

Daha sonra geri kalan sıvı, bio-tuğla üretmek için biyolojik proseste kullanılır.Randall, ‘’Ancak, bu proseste sadece iki bileşen ile ilgileniyoruz: karbonat iyonları ve kalsiyum. Son olarak yaptığımız işlem ise biyo-tuğla prosesinden kalan sıvı ürünü almak ve ikinci bir gübre yapmak.’’ diye belirtti.

‘’Küçük bakterilerin çimentoyu üretmesine ne kadar uzun süre müsaade ederseniz, daha sağlam bir ürün elde edersiniz. Bu prosesi optimize edebiliriz. ‘’

Temel Çalışma Tuğlaları üretmek için üre kullanma fikri, birkaç yıl içinde sentetik çözeltiler kullanılarak Amerika Birleşik Devletleri’nde test edildi, ancak Lambert’in tuğlasında ilk defa insan idrarı kullanılıyor ve atık geri dönüşümü ve ileri dönüşümü (geri dönüşümü güç olan maddeleri, yeniden kullanılabilir çevre dostu ürünler haline dönüştürme) için önemli sonuçlar doğuruyor. Lambert’in çalışması, 2017 yılında bu fikir üzerine Randall ile dört ay boyunca çalışmış olan İsviçreli öğrenci Jules Henze’nin temel çalışması üzerine kurulmuştur. Randall, ‘’Araştırmalar ile ilgili sevdiğim şey tam da bu. Diğer çalışmalar için temel inşa edebiliyorsunuz.’’ diyerek açılamada bulundu.

Yan Ürün Olarak Gübreler Bununla birlikte, biyo-tuğla prosesi, önemli ticari gübre bileşenleri olan azot ve potasyumu yan ürün olarak üretmektedir. Randall’a göre, kimyasal olarak idrar (ürin) sıvı bir altındır. Evsel atık suyun hacimce yüzde 1’den daha az içermektedir ancak bu evsel atık sudaki azotun yüzde 80’ini, fosforun yüzde 56’sını ve potasyumun yüzde 63’ünü içerir. İdrarda bulunan fosforun yüzde 97’si, dünya genelinde ticari çiftçiliğin temelini oluşturan gübrelerdeki ana bileşen olan kalsiyum karbonata dönüştürülebilir. Dünyadaki doğal fosfat rezervleri tükendiğinden dolayı bu gelişme oldukça önemlidir.

Bu gübreler, biyo-tuğla üretmek için kullanılan aşamalı prosesin bir parçası olarak üretilir.

Tüm proje, idrarın tamamen üç yararlı ürüne dönüşmesi ile birlikte etkili bir şekilde sıfır atık ile sonuçlanacaktır. ‘’Hiç kimse bu projeye, tam bir döngü ve birden fazla değerli ürüne dönüşebilecek potansiyel olarak bakmadı. Bir sonraki soru ise idrardan kar elde edilebilmesi için bunun optimize edilmiş bir yöntemle nasıl yapılacağıdır. ‘’Ayrıca, lojistik de dikkate alınması gereken bir diğer konudur; idrarın toplanması ve kaynak geri kazanımı için taşınması. Randall, idrar ile ilgili son makalesinde bu iki durumdan bahsetti. Randall’ın yüksek lisans öğrencilerinden bir diğeri, toplanan idrarların taşınması ve gelecek vaat eden sonuçların değerlendirilmesi üzerine araştırma yapmaktadır. Sosyal kabul de düşünülmesi gereken diğer konulardan biridir. ‘’Şu anda, sadece erkeklere ait idrar kaplarından idrar toplanması ile ilgileniyoruz. Çünkü bu durum sosyal olarak kabul edilmiş durumda.’’ Peki ya nüfusun diğer yarısı ? Biyo-tuğlaların ortaya sürecinde, her iki öğrenci de sürdürülebilirlik alanındaki inovasyon potansiyeli hakkında oldukça iyimser olduklarını belirttiler. Lambert, ‘’ Bu proje son bir buçuk yıldır hayatımın büyük bir parçası oldu ve gerçek dünyada bu prosesin uygulaması için çok fazla potansiyel olduğunu görüyorum. Dünyanın buna hazır olacağı zaman için sabırsızlanıyorum.’’ diyerek açıklamada bulundu. Mukhari, ‘’ Bu projede çalışmak ufuk açıcı bir deneyim oldu. UCT’deki araştırmada kaydedilen ilerlemeler dikkate alındığında, gerçekten sürdürülebilir bir

yapı malzemesi oluşturmak artık mümkün.’’ diyerek ekledi. Randall, bu çalışmanın, toplumun atıkları ve bu atıkların ileri dönüşümünü nasıl değerlendirdiğine göre değişen yaklaşımlar yarattığını belirtti.

Ayrıca Randall, ‘’ Bu örnekte, atık olarak kabul edilen bir şeyi alıyorsunuz ve bu atıktan birden fazla ürün yaratabiliyorsunuz. Aynı işlemi, herhangi bir atık sistemi için kullanabilirsiniz. Bu durum bazı şeyleri yeniden düşünmek ile alakalı.’’ diyerek açıklamada bulundu.

Haberi Çeviren : Nurseli Görener

Magdalena Andrzejewska, arıtılması ilk aşamada başarısız olsa da, cam tüpteki bu manzaraya hayran kaldı.New York Şehir Koleji'nde yüksek lisans öğrencisi olan Andrzejewska, silis kolonu üzerinde kimyasal karışımları ayıran kolon kromatografisini kullanarak N-arilasyon reaksiyonunda olan ara maddeyi arıtmaya çalışıyordu.Reaksiyon bakır katalizör kullanmaktadır ancak saflaştırmada kullanılan çözücü çok polardır ve bu yüzden tepkimenin bakır (II) asetatını (yeşil alanlar) üste bırakmak yerine silisin içine doğru ayrılmaktadır.Daha kötüsü, çözücü organik ürünü tamamen eritmemiştir ve çökelmesine neden olmuştur (altta beyaz lekeler).Daha az polar bir çözücü ile işlem yapıldığında bileşik aksama olmadan arınmıştır.