Kısaca: Kimya ve Malzeme Bilimi Alanlarında Kendiliğinden Düzenlenme ...devamı ☟
Kimya ve Malzeme Bilimi Alanlarında Kendiliğinden Düzenlenme Kendiliğinden düzenlenme, moleküler birimlerin kendiliğinden ve tersinir şekilde kovalent olmayan etkileşimlerle düzenli bir yapı oluşturmalarıdır. Lokal düzeydeki etkileşimler sonucu, nanoyapı kendi kendini oluşturur. Bu sürecin, daha büyük yapıların oluşmasını sağlayan diğer kimyasal süreçlerle(örn. çökelme) karıştırılmaması gerekir: Kendiliğinden düzenlenme sürecinde, oluşan yapı, şekli ya da işlevi bakımından tek tek bileşenlerden daha yüksek bir düzeye sahiptir. Kimyasal süreçlerde ise(çoğu zaman) düzenli halden düzensiz hale geçiş görülür. KD'nin bir başka farkı, kovalent, iyonik ve metalik bağlardan ziyade zayıf kuvvetlerin(van der Waals kuvvetleri, kılcal kuvvetler, pi-pi etkileşimleri, hidrojen bağları) etki etmesidir. Üçüncü olarak, kendiliğinden düzenlenme sürecindeki yapı taşları sadece atom ve molekülleri değil, nano- ve mezoskopik yapıları da içerir. Moleküler kristaller, kolloidler, lipid-çift katmanlı zarları, faz-ayrışmış polimerler ve kendiliğinden düzenlenen tek katmanların oluşumu, malzeme bilimi alanındaki kendiliğinden düzenlenme sürecine örnek olarak verilebilir.12 Polipeptid zincirlerinin proteinleri oluşturmaları ve nükleik asitlerin fonksiyonel formlarına dönüşmeleri, kendiliğinden düzenlenen biyolojik yapılara örnektir. Kovalent sentezde ve polimerizasyonda, bilimci atomları arzuladığı sırayla birleştirir, elde edilen yapı enerjetik olarak en elverişli konformasyon olmayabilir; halbuki kendiliğinden düzenlenen moleküller termodinamik minimumda bir yapı oluştururlar. O yüzden kendiliğinden düzenlenen yapılarda, bilimci sadece atomların yerini belirlemekle yetinmeyip, bu minimumu da göz önüne almalıdır. Neredeyse tüm kendiliğinden düzenlenen sistemlere özgü başka bir özellik ise termodinamik stabiliteleridir: KD'nin bir dış etki olmadan gerçekleşebilmesi için süreç daha düşük bir Gibbs enerjisine gitmelidir, bu yüzden kendiliğinden düzenlenen sistemler, tekil bileşenlerinden daha stabillerdir. Bunun direk sonuçlarından biri, kendiliğinden düzenlenen yapıların nispeten daha az hatalı olmalarıdır. Düzenli dizilmiş mikrometre boyuttaki PMMA küreciklerinin, çözücünün yavaşça buharlaştırılması sonucu oluşturduğu iki boyutlu süperlatisler buna bir örnektir. Bu durumda itici güç, sıvının içindeki parçacıkların hareketi sonucu sıvı yüzeyindeki deformasyondan kaynaklanan kılcal etkileşimdir.3 Etkileşimlerin zayıf doğası, yapıların mimarisinin esnek olmasını sağlar, bu da tersinirlik özelliğini beraberinde getirir. KD, dış paramerelerden etkilenir, bu bir yandan süreci kontrol etmeyi zorlaştırırken diğer taraftan oluşabilecek yapı ve fonksiyonların çeşidi ve sayısını arttırır. Referanslar 1. Whitesides, G., Grzybowski, B., Science, 2002, 295, 2418. 2. Whitesides , G. M., Kriebel, J. K., Love, J. C., Science Progress, 2005, 88, 17-48. 3. Lin, K., Crooker, J. C., Prasad, V., Schofield, A., Weitz, D. A., Lubensky, T. C., Yodh, A. G., Phys. Rev. Lett., 2000, 85, 1770.
