Bilim İnsanları Sonunda Bir Protonun Suda Hareket Ettiğini ‘Gördüler’
Araştırmacılar artık bilimde bir nevi doğrulanmış prensiplerin uzun listesinden bir gizemi daha çözebilecekler; bu sefer temel kimyada.
Bilim insanları, suyun protonlar aracılığıyla pozitif yük taşıdığını iki yüzyıldan fazla bir süredir biliyorlardı. Ancak şimdiye kadar bunu hiç görmemişlerdi.
Yale Üniversitesi araştırmacıları, 11 Eylül’de yayınlanan bir Science makalesinde, bir protonun sudaki yolculuğunu izlemek, ölçmek ve etkili bir şekilde “görmek” için bir yöntem geliştirdiklerini bildirdiler. Ekip, deney için, farklı elementleri kütlelerine göre ayıran ve özelleştirilmesi ve geliştirilmesi yıllar süren 9 metre uzunluğunda bir kütle spektrometresi kullandı. Cihaz, protonların altı yüklü su molekülünden ne kadar hızlı geçtiğini ölçmelerine olanak sağladı.
Çalışmanın kıdemli yazarı ve Yale Üniversitesi’nde kimyager olan Mark Johnson, yaptığı açıklamada , “Protonların saklanacak yeri olmayan küçük bir moleküler sistemde neler olduğunu gösteriyoruz” dedi .
Görünüşte apaçık ortada olan bir gizemi çözmek
Bilimde bildiğimiz veya kuvvetle şüphelendiğimiz, ancak ya doğrudan doğrulanmamış ya da hâlâ iyi bir açıklaması olmayan şeylerin listesi şaşırtıcı derecede uzundur.
Bu durum, bilim insanlarının ve mühendislerin henüz doğrulanmamış bu fikirleri kullanarak bazı olağanüstü atılımlar gerçekleştirmelerini engellemedi. Araştırmacılar, örneğin sudaki protonların “görme yeteneğinden enerji depolamaya ve roket yakıtına kadar her şeyde” rol oynadığını açıkladı.
Ancak protonlar son derece küçüktür ve kuantum mekaniksel özellikler gösterirler, bu da onları takip etmeyi sinir bozucu derecede zorlaştırır.
Johnson, “Kolayca gözlemleyebilmemiz için tek bir yerde yeterince uzun süre kalacak kadar nazik değiller,” dedi. “Yükleri, protonların molekülden moleküle atladığı atom ölçeğinde bir röle mekanizmasıyla ilettikleri düşünülüyor.”
Organik bir ‘taksi’de sıkışıp kaldım
Johnson ve ekibi, bu süreçleri iş başında gözlemlemek için iki farklı noktadan fazladan bir proton alabilen organik bir molekül olan 4-aminobenzoik asit kullandı. Yale Üniversitesi’nde doktora sonrası öğrencisi ve çalışmanın ortak yazarlarından Payten Harville, basın açıklamasında, iki noktanın, emdikleri ışığın rengine göre ayırt edilebildiğini söyledi.
Deney için ekip, 4-aminobenzoik asit moleküllerini altı su molekülüne bağladı. Harville, bu düzenekte protonların “bir bağlantı noktasından diğerine ancak bir su şebekesi ‘taksisine’ [otostop çekerek] gidebileceğini” açıkladı.
Araştırmacılar, protonlar taksiye “takıldığında”, ekibin özel kütle spektrometresinin her reaksiyonu saniyede on kez dikkatlice zamanlanmış lazerlerle “yıkıcı” bir şekilde analiz ettiğini açıkladılar.
Açıkça söylemek gerekirse, deney henüz protonun sudaki yolunun ara adımlarını yakalayamadı. Ancak, süreç için şimdiye kadarki en katı parametreleri belirliyor, dedi Johnson.
“Teorisyenlere kimyasal simülasyonları için iyi tanımlanmış bir hedef verecek parametreler sağlayabiliyoruz. Bu parametreler her yerde mevcut ancak deneysel ölçütlerle sorgulanmamış.” diye ekledi.
Gerçekten de, bu teknoloji Yale’in özel spektrometresinin ötesine geçebilirse, temel kimya deneylerinin hassasiyetine ekstra bir ivme kazandırabilir. Bilimin bu noktaya gelmesinin 200 yıl sürdüğü düşünüldüğünde, bu yöntemin gerçekten kabul görmesi için birkaç yıl daha gerekmesi daha kısa bir süre olmalı.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bilim İnsanları Sonunda Bir Protonun Suda Hareket Ettiğini ‘Gördüler’