Çin ve Almanya’daki bilim insanları, bukalemun derisini taklit eden yapay bir renk değiştiren malzeme tasarladılar. Bunu luminojenleri (kristalleri parlatan moleküller) tek bir tek tip matris yerine farklı çekirdek ve kabuk hidrojel katmanları halinde organize ederek gerçekleştirdi. Bulgular, Cell Reports Physical Science dergisinde 6 Mayıs 2021 tarihinde yayınlandı. Bu tasarımla geliştirilen iki lüminojen bir hidrojel kemosensörün, balık ganimeti olarak mikroplar tarafından salınan amin buharlarına tepki olarak rengi değiştiriyor. Bu sayede deniz ürünlerinin tazeliğini tespit edebiliyor. Kemosensör, saptanabilir bir değişiklik veya sinyal üretmek için bir analitin algılanmasında kullanılan moleküler yapıdır. Materyal ayrıca dinamik kamuflaj robotlarının ve sahteciliği önleme teknolojilerinin gelişimini ilerletmek için de kullanılabilir.
Bilim insanları uzun zamandır geniş bir floresan renk yelpazesi arasında kolaylıkla dalgalanabilen yumuşak malzemeler geliştirmeyi öngörmüştü. Ancak sentetik malzemeler nadiren bukalemunlar kadar ustaca tonu değiştirebiliyor. Tao Chen, Ningbo Malzeme Teknolojisi Enstitüsü’nde profesör ve Çin Bilimler Akademisi’nde mühendislik ve çalışmanın yazarı. Çalışmayı şu şekilde açıklıyor: “Bu yeni çekirdek-kabuk düzeni, dikkatli bir lüminojen çifti seçimi gerektirmez. Farklı luminojenler arasındaki karmaşık fotofiziksel etkileşimlerin ayrıntılı bir tasarımını ve düzenlenmesini gerektirmez.”
Nasıl Üretildi?
Yapay renk değiştiren materyallerin bukalemun derisinin doğal çekirdek-kabuk yapısıyla aşılanıp aşılamayacağını belirlemek için, Çin Bilimler Akademisi Ningbo Malzeme Teknolojisi ve Mühendisliği Enstitüsü’nde araştırmacı olan Wei Lu ve meslektaşları, içten dışa çok lüminojen katmanlı bir hidrojen sistemi geliştirdi. Hidrojeller, temel olarak polimerdirler. Bu polimerler, su ile etkileşime girdiklerinde diğer maddelerin aksine çözünmezler. Çözücüyü içine alarak şişerler. İlk olarak, araştırmacılar, diğer katmanlar için şablon görevi görecek kırmızı bir floresan çekirdek hidrojel sentezliyor. İnkübasyon, tavukçuluktaki kuluçkaya benzer. Mikroorganizmaların belirli sıcaklıkta tutularak gelişmesini sağlamayı amaçlar. Sonrasında floresan çekirdek çekirdek hidrojel, çeşitli sulu Öropiyum çözeltilerinde bu amaçla inkübe ediliyor. Ardından jel, sodyum aljinat ve duyarlı mavi / yeşil floresan polimerler içeren bir büyüme çözeltisi içinde inkübe ediliyor. Evropiyum(Eu) iyonlarının çekirdek hidrojelden çevreleyen çözeltiye kendiliğinden difüzyonu gerçekleşiyor. Bu, mavi ve yeşil hidrojel tabakalarının oluşumunu tetikliyor. Böylece renk değişimi gerçekleşiyor.
Hidrojellerin çekirdek ve kabuk katmanlarının üst üste binme şekli nedeniyle, sıcaklık veya pH’taki değişikliklerle tetiklendiğinde kırmızıdan maviye veya yeşile dönebilirler. Ayrıca mavi ve yeşil flüoresan katmanların emisyon renginin ayarlanabilir. Bilim adamları malzemenin renkleri neredeyse tüm görünür spektrumdan görüntülemesini sağlayabileceğini de belirtiyor.
Araştırmacılar, deniz ürünlerinin tazeliğini tespit etmek için bu kemosensörü kullanarak bir deney gerçekleştirdi. Malzemeden yapılan test şeritlerini taze karides veya balık içeren kutularda 50 saat boyunca mühürlediler. Deniz ürünleri ile -10 ° C’nin altında saklanan test şeridi, orijinal kırmızı floresan renginden neredeyse hiç değişmedi. Bu da gıdanın hala taze olduğunu gösterir. Ayrıca 30 ° C’de deniz ürünleriyle depolanan test şeridi, canlı yeşil bir tona kaydı. Böylece beklenen bir sonuç elde edildi: yemeğin bozulmuş olması.
Araştırmacılar, bu teknolojinin başka alanlarda işe yarayabileceği öne sürüyor. Hem yeni çekirdek-kabuk hidrojellerin hem de bunları yapmak için kullanılan difüzyonla indüklenen arayüzey polimerizasyon stratejisi kullanılıyor. Bu da, robotik de dahil olmak üzere çok çeşitli bilimsel alanlarda faydalı olabilir.
- Kaynakça:
- www.sciencedaily.com
- www.cell.com/about
