Geliştirilen yeni sensör teknoloji sayesinde, aynı anda moleküllerin hem kütlesi hem de şekli ölçülebilecek.
Nano-boyutlarda çalışan mekanik sensörlerin özelliklerini geliştiren yeni bir teknoloji, Nanoteknoloji alanının en önde gelen akademik dergisi olan Nature Nanotechnology’de yayınlandı. Yeni çalışma, Bilkent Üniversitesi, Caltech (Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü) ve Melbourne Üniversitesi’nin ortak araştırmaları sonucu ortaya çıktı. Makalenin ilk yazarı, Makine Mühendisliği ve UNAM öğretim üyemiz Yrd. Doç. Dr. Selim Hanay’dır.
Nanomekanik sensörler (NEMS) çok küçük boyutlarda tasarlanan ve üretilen mekanik yapılardır. Bu sensörler, küçük boyutlarından dolayı, fiziksel değişimleri çok hassas bir şekilde ölçebilirler. Daha önce Caltech’te yapılan deneylerde, NEMS sensörleriyle moleküllerin kütlelerinin tek tek ölçülebildiği ilk kez ortaya koyulmuştu. Bu teknoloji sayesinde, insan sağlığı için önemli olan biyomoleküllerin, hızlı ve düşük maliyetli bir şekilde çip-üzerinde algılanması sağlanabilecektir.
Yeni yayınlanan bu makalede, NEMS sensörlerinin daha önce farkedilmeyen bir özelliği ortaya çıkartıldı: moleküllerin kütle ölçümlerine ek olarak, moleküllerin şekilleri de aynı ölçüm sırasında belirlenebileceği gösterildi. Bu teknikle elde edilebilen çok boyutlu (hem kütle, hem de şekil) analiz sonuçlar, biyomoleküler karakterizasyon için yeni alanlar açacaktır. Mesela, bilinmeyen bir virüs çeşitinin tayin için, virüsün hem kütlesi hem de karakteristik şekli kullanılarak, hızlı ve güvenilir şekilde sağlık taramaları yapılabilecektir.
Moleküler şeklin belirlenebilmesi için, araştırmacılar bir mekanik sensörün yüksek titreşim hareketlerini kullandılar. Farklı titreşim hareketlerinden gelen ölçüm sonuçlarını, geliştirdikleri bir algoritma sayesinde uygun bir şekilde birleştirerek, moleküler büyüklük ve şekil gibi parametrelerin ölçülebileceğini gösterdiler. Geliştirilen teknik, hem mikro-ölçekli mekanik yapılarla, hem de nümerik simülasyonlarla doğrulandı. Daha önce, NEMS/MEMS sensörleriyle bir numunenin şeklinin ölçülebileceği gerçeği, alanda bilinmiyordu; bu çalışmayla mekanik algılayıcılar teknolojisinde bir paradigma kayması meydana getirecek niteliktedir.
Makaleye Nature Nanotechnology dergisinin web sayfasından ulaşılabilir. Bilkent, Caltech ve Melbourne Üniversite’sinin ortak çalışması olarak yayınlanan makalenin diğer yazarları: Dr. Scott Kelber, Dr. Cathal O’Connell, Prof. Paul Mulvaney, Prof. John Sader and Prof. Michael Roukes. Nanomekanik algılayıcılarla ilgili daha fazla bilgiye Hanay araştırma grubunun web sayfasında ulaşılabilir: http://nems.bilkent.edu.tr.