Mahmut Beyge - BiyoKlast
Nanoteknoloji
Nanoteknoloji maddenin atomik veya moleküler düzeyde değiştirilmesi sonucu ortaya çıkan nanometrik boyuttaki malzeme, alet ve yapılarla ilgilenen bilim dalıdır. Nanoparçacıklar nanoteknolojik bir ürün olup elektronik, optoelektronik, biyolojik görüntüleme, termal iletim, meta-madde gibi birçok kullanım alanına sahiptir. Nanoparçacık sentezinde genel olarak fiziksel ve kimyasal yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden bazıları; Mekanik Öğütme, Mekanik Ezme, Mikrodalga, Lazer, Ultrasonik ve SolvoTermal, Sol-Jel Teknik, Kolloid Kimyası Yaklaşımları, Kimyasal Buhar Biriktirme yöntemleridir. Fiziksel yöntemlerden bir çoğu yüksek enerji sarfiyatına neden olmakla birlikte yüksek miktarda üretim için elverişli değildir. Kimyasal yöntemlerde ise nanoparçacıkların istenilen şekil ve boyuta uygun hale getirilmesi için zararlı ve yüksek maliyetli kimyasallar kullanılmaktadır. Ek olarak kimyasal yöntemlerde verim problemleriyle karşılaşılmaktadır. Düşük verim ve zararlı kimyasal kullanımı oluşan nanoparçacıkların biyolojik kullanımını kısıtlamakta, çevreye zarar teşkil etmekte ve yüksek miktarda üretimin önünü kapamaktadır.

Nanoteknolojik araştırmaların önünü ilk kez Richard Feynman ünlü konuşmasında ortaya atmıştır[1]. Nano boyutta maddeler kuantum hapis etkisinden (quantum confinement effect) kaynaklı beklenmeyen karakterler sergilediğinden bu alanda çalışmalar önem arz etmektedir[2-8] . Nanoparçacıklar nanoteknolojik ürün olup elektronik[9] , optoelektronik[3-6, 10], biyolojik görüntüleme ve sensör[11-17] , termal iletim[18,19] gibi birçok kullanım alanına sahiptir. Birçok nanoparçacık oluşturma işlemi zararlı ve yüksek fiyatlı kimyasal kullanımını veya yüksek enerji sarfiyatını beraberinde getirmektedir[20-24]. Biyolojik sentezleme yöntemleri çevre dostu[25-26], kararlı[27-28] ve aynı büyüklükte nanoparçacık üretim oranı yüksek[29] yöntemlerdir.
Proje Çıkış Amacı
Projenin birincil seviye çıkış nedeni, nanoparçacık üretiminde kullanılan yüksek fiyatlı ve toksik kimyasalların kullanımına engel olup, yüksek miktarda nanoparçacık üretim yöntemlerini geliştirmektir. Nanoparçacık üretiminde karşılaşılan bu sorunların en muhtemel çözümü biyolojik nanoparçacık sentezleme yöntemlerinden geçmektedir. Projenin ikincil seviye çıkış amacı biyolojik ajanlarla nanoparçacık sentezlenmesi işleminde, kullanılan biyolojik ajanın tek tipte, kristallikte ve şekilde nanoparçacık sentezliyor olmasıdır. İstenilen tipte, şekilde ve kristallikte nanoparçacık sentezlenmesi aynı biyolojik ajan yardımıyla gerçekleştirilememektedir.
Proje Konusu
Proje kapsamında biyolojik ajanlar yardımıyla nanoparçacık sentezleme yöntemleri geliştirilmektedir. Kontrollü, istenilen kristal yapıda, istenilen atomdan, istenilen büyüklükte nanoparçacık sentezlenmesi için genetik müdahalelerle nanoparçacık reaksiyon odacıkları ve fiber yapıları geliştirilmektedir. Proje kapsamında ayrıca biyomimetik, yeşil nanoparçacık sentezleme sistemleri ve prosedürleri oluşturulmaktadır.
Tek Kullanımlık Nano-odalar

Genetik müdahalelerle istenilen metal türüne özel virüs tabanlı nano odalar. Nano odalar kullanılarak biyolojik taşıyıcı ve işaretleyiciler geliştirilmektedir.
Fiber@Nano

1. Nanoparçacık sentezlemede görev alacak olan fiber yapıları, 25°C fiber ayrımı
2. Deney tübüne ışık verilmesiyle birlikte su moleküllerinin parçalanması ve hidrojen, elektron, oksijen oluşumunu takiben elektronların kontrollü bir şekilde metal iyonlarını indirgemesi
3. Nanoparçacık oluşumu
4. Oluşan hidrojenlerden kaynaklı solüsyon pH azalması ve nanoparçacıkların serbest kalması
5. Sıcaklık artışıyla fiberlerin iç içe girmesi ve sentrifügasyon işlemi ardından çökmeleri, nanoparçacık izolasyon basamağı
Referanslar
1. Feynman, R. P. (1960). There's Plenty of Room at the Bottom. Caltech Engineering and Science, V.23, 5:22-36.
2. Weller, H., Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1993, 32, 41–53.
3. Colvin, V. L., Schlamp, M. C. and Alivisatos, A. P., Nature, 1994, 370, 354–357.
4. Brus, L. E., J. Chem. Phys., 1984, 80, 4403–4409.
5. Henglein, A., J. Phys. Chem., 1993, 97, 5457–5464.
6. Alivisatos, A. P., Science, 1996, 271, 933–937
7. Fendler, J. H., Membrane Mimetic Chemistry Approach to Advanced Materials, Springer-Verlag, Berlin, 1992.
8. Henglein, A. and Bunseng, Ber., Phys. Chem., 1995, 99, 903–913.
9. Kolliopoulou S et al 2005 Gold Langmuir–Blodgett deposited nanoparticles for non-volatile memories Materials and Processes for Nonvolatile Memories Symp. (30 Nov.–2 Dec. 2004) (Boston, MA: Materials Research Society)
10. Wang, Y. and Herron, N., J. Phys. Chem., 1991, 95, 525–532.
11. C. T. Dameron et al., Nature 338, 596 (1989).
12. S. R. Whaley, D. S. English, E. L. Hu, P. F. Barbara, A. M. Belcher, Nature 405, 665 (2000).
A. P. Alivisatos, Nature Biotechnol. 22, 47 (2004).
13. F. Tokumasu, J. Dvorak, J. Microsc. 211, 256 (2003).
14. D. S. Lidke et al., Nature Biotechnol. 22, 198 (2004).
15. Y. Xiao, P. E. Barker, Nucleic Acids Res. 32, 28E (2004).
16. L. A. Bentolila, S. Weiss, unpublished data.
17. B. Ballou, B. C. Lagerholm, L. A. Ernst, M. P. Bruchez, A. S. Waggoner, Bioconjug. Chem. 15, 79 (2004).
18. J. A. Eastman, S. U. S. Choi, S. Li, W. Yu, and L. J. Thompson, Appl. Phys. Lett. 78, 718, 2001
19. P. Keblinski, J. A. Eastman, and D. G. Cahill, Mater. Today 8, 36, 2005
20. Sanatanu B., et al. Science, 2007, 317, 490.
21. Dumitrache, F.; Morjan, I.; Alexandrescu, R.; Morjan, R. E.; Voicu, I.; Sandu, I.; Soare, I.; Ploscaru, M.; Fleaca, C.; Ciupina, V.; Prodan, G.; Rand, B.; Brydson, R.; Woodword, A. Diamond Relat. Mater. 2004, 13 (2), 362.
22. Yang, J.; Mei, S.; Ferreira, J. M. F. Mater. Sci. Eng. C 2001, 15, 183.
23. Chen, D.; Shen, G. Z.; Tang, K. B.; Liu, Y. K.; Qian, Y. T. Appl. Phys. A 2003, 77, 747
24. Hahn, H. (1997). Gas phase synthesis of nanocrystalline materials. NanoStruct. Mater., V.9, 3-12.
25. Southam, G. and Beveridge, T. J., Geochim. Cosmochim. Acta, 1996, 60, 4369–4376.
26. Beveridge, T. J. and Murray, R. G. E., J. Bacteriol., 1980, 141, 876–887.
27. Ahmad, A., Mukherjee, P., Senapati, S., Mandal, D., Khan, M. I., Kumar, R. and Sastry, M., Colloid Surf. B, 2003, 28, 313–318.
28. Ahmad, A., Mukherjee, P., Mandal, D., Senapati, S., Khan, M. I., Kumar, R. and Sastry, M., J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 12108–12109
29. Ahmad, A., Senapati, S., Khan, M. I., Kumar, R. and Sastry, M., Langmuir, 2003, 19, 3550–3553.
İletişim
Adres: ODTÜ TEKNOKENT KOSGEB TEKMER NO:219 ANKARA

Tel: +90 546 545 84 46

E-posta: mahmutbeyge@gmail.com