Hücrelerde Üretilen Nanomalzemeler: Bakteri Destekli MoS2
Molibden disülfür (MoS) katmanının safir plakalar üzerinde üretimi gerçekleştirildi.
Bilim ve teknoloji alanındaki gelişmeler, iki boyutlu malzemelerin önemini ortaya çıkarmıştır. Atomların tek bir katman içerisinde düzenlenmesiyle oluşan bu malzemelerin en bilindik örneği ve üzerinde en çok çalışma yapılanı karbon atomlarından oluşan grafendir. Son zamanlarda dikkat çeken bir diğer iki boyutlu malzeme ise molibden disülfür (MoS2) olarak karşımıza çıkmaktadır.
Grafen ve MoS2, bazı özellikler açısından birbirine benzerdir. Her ikisi de güçlü ve esnek malzemelerdir. Ancak grafen iletken bir yapıya sahipken, MoS2 yarı iletken bir malzemedir. Ayrıca MoS2, grafene oranla daha kimyasal açıdan çok yönlü bir yapıya sahiptir. Örneğin yüzeyinde yapılan ufak değişiklikler ile mikroorganizmaları yakalamak için kullanılabilir bir malzemeye dönüştürülebilir.
Bu alandaki araştırmalarda karşılaşılan zorluklardan biri, MoS2‘nin sentezlenmesi için kullanılan yöntemlerin aşırı yüksek basınç ve sıcaklık gerektirmesidir. Rensselaer Politeknik Enstitüsünde çalışan bir grup araştırmacı ise bu soruna çözüm olabilecek bir yöntem geliştirmiştir. James Rees, Yuri Gorbi ve Shayla Sawyer, Biointerphase‘de yayımladıkları bir makalede bakterilerden MoS2 nanoparçacıkları üretmeyi başardıklarını açıklamışlardır.
Bazı bakterilerin oksijensiz ortamda da solunum yapabildiği bilimsel olarak bilinmektedir. Bu bakteri türlerinden biri de Shewanella oneidensis‘dir. Bu bakteriler, solunum sırasında oksijen varsa elektronları oksijene aktarmakta, yoksa metal bileşiklerine aktarmaktadır ve bu bileşikler nanoparçacıklar halinde çökelmektedir.
Araştırmacılar, deney ve gözlemler sonucu MoS2 üretimi için aşırı yüksek basınç ve sıcaklığa gerek olmadan molibden trioksit (MoO3) ve sodyum tiyosülfat (Na2S2O3.xH2O) bulunan bir ortamda bakterilerin büyütülmesi sonucu 50-300 nanometre boyutunda MoS2 nanoparçacıkları üretebildiklerini keşfetmişlerdir.
Bu yeni üretim yöntemi, aşırı yüksek basınç veya sıcaklığa ihtiyaç duymaması nedeniyle önemli bir avantaja sahiptir. Ancak üretilen nanoparçacıkların atom dizilimlerinin elektronik cihazlarda kullanılmaya uygun düzenlilikte olmaması sorunu halen devam etmektedir. Araştırmacılar, bu sorunu aşmayı hedeflediklerini belirtmektedirler.
Mikroorganizmalardan Üretilen Nanomalzemelerin Geleceği
Yapılan çalışmalar, bakterilerin oksijensiz ortamda da solunum yaparak metal bileşiklerini nanoparçacıklar halinde üretebileceklerini göstermektedir. Bu keşif, gelecekte daha fazla nanomalzeme üretim yöntemleri geliştirilmesine olanak sağlayacaktır. Ayrıca mikroorganizmaların kullanımıyla daha çevre dostu ve sürdürülebilir bir üretimin gerçekleştirilmesi de mümkün olabilecektir.
Özet
Mikroorganizmaların kullanımıyla yapılan araştırmalar, bakterilerin oksijensiz ortamda da solunum yaparak metal bileşiklerini nanoparçacıklar halinde üretebildiklerini göstermektedir. Bu keşif, gelecekte daha fazla nanomalzeme üretim yöntemleri geliştirilmesine olanak sağlayacak ve daha çevre dostu bir üretim gerçekleştirilmesine imkan tanıyacaktır.
Kaynakça
- Rees, J., Gorbi, Y., Sawyer, S. (2018). Bacterial production of molybdenum disulfide nanoparticles without high pressure or high temperature. Biointerphase, 13(4), 04E301. doi: 10.1116/6.0000199