Bize Ulaşın

     

Lotus etkisi: Hidrofobik yüzeyler

Doğanın mucizevi özellikleri beni her zaman büyülemiştir, en büyüleyici kısmı ise bu özellikleri incelediğimde yolun sonunun hep kimyaya çıkmasıdır… Bu ay lotus çiçeğinin peşindeyim, heyecanlıyım ve derin bir merak içindeyim. Neden mi? Çünkü bu çiçeğin bir sırrı var.
Lotus çiçeğinin güzelliği malumunuz. Her zaman tertemiz, görkemli, rengarenk, etrafındaki harika yapraklarıyla görsel bir şölen gibi duran bu çiçek, çok eski tarihlere uzanan hikayeleriyle de ünlüdür. Eski zamanlarda ölümsüzlüğü simgelemiş, tanrıların tahtlarına şekil vermiş, dini anlamlar yüklenerek özelleştirilmiştir. Lotus çiçeğine yüklenen bu anlamların temelinde, bu çiçeğin farklı bir özelliği göze çarpıyor. Bu çiçek çamurlu sulardan, pis ortamlardan yükseliyor, açıyor ve etrafındaki kirliliğe inat tertemiz kalmayı başarıyor. Adeta kendini temizliyor ve kirlenmiyor. Eski zamanlarda bu özelliğiyle yüceltilmeyi hak ediyor. İnsanoğlunun bilim ve teknolojiden anlamaya başlamasıyla ise “bu çiçekte neler oluyor” sorusunu sorduruyor.
Lotus yaprağının yüzeyini, şu Hintlilerin meşhur çividen yataklarına benzetebiliriz. Üzerinde gözümüzle göremediğimiz mikrometre boyutunda çivilerden oluşmuş bir tabaka hayal edin. Böyle bir yüzeyde su damlaları, toz parçacıkları, hatta bitkiyi hasta edebilecek mikroorganizmalar bile tutunamıyor, akıp gidiyor. İşte buna “Lotus Etkisi” deniyor. Bir lotus yaprağının üzerine su döktüğünüzde, su damlacıklarının zıplayarak o yüzeyden kaçmaya çalıştığını, herhangi bir eğim yaratıldığında kendi ağırlıklarından dolayı hızla akıp gittiklerini ve yaprağın kesinlikle ıslanmadığını görürsünüz. Hatta daha az akışkan bir madde olan bal ile bunu denediğinizde aynı şey olur, yapışkan olarak beynimize kodlanmış balın yaprak yüzeyini usul usul terk edişi sizi çok şaşırtacaktır. Bilim insanlarının çok hoşuna giden ve işimize çok yarayabilecek olan bu özellik, farkına varıldığından bu yana yapay olarak taklit edilmeye çalışılıyor ve bilimsel adı “hidrofobik yüzeyler” olan bir çalışma alanı doğuyor.
Hidrofobik, kelime olarak hidro (su) ve fobik (sevmeyen) anlamlarına gelen, suyu sevmeyen, suyu iten anlamına gelir. Bizim genelde bildiğimiz yüzeyler ıslanan yüzeylerdir. Yani su değdiğinde o yüzeye yayılır (hidrofilik; suyu seven)). Hidrofobik yüzeylerde ise su, bizim yabancı olduğumuz bir davranışı sergiler. Lotus yaprağının hidrofobik özelliğini açıklamak için yüzey yapısını daha yakından inceleyelim. Yukarıdaki fotoğraf, yaprak yüzeyinin oldukça büyütülmüş haliyle orada neler olduğunu anlatıyor. Her ne kadar gözümüzle gördüğümüz yüzey oldukça pürüzsüz olsa da, bu yüzeye çok yakından baktığımızda aslında çivi uçları gibi çıkıntılarla dolu olduğunu daha önce de söylemiştim. Mikro düzeyde girinti-çıkıntılılara sahip olan bu yüzey ve üzerini kaplayan uzun hidrokarbon zincirlerinin oluşturduğu balmumumsu bir film ile “süper-hidrofobik” bir yüzey oluşturmuş kendine bu çiçeğin DNA’ları. Su damlaları böyle bir yüzeye geldiğinde yayılamıyor, adhesyon dediğimiz su ile yüzey arası etkileşimi kuramıyor ve kohezyon dediğimiz kendi moleküllerine tutunmaya devam ederek topçuk şeklini bozmuyor. Ve yüzeyde adeta bir top gibi zıplayıp yuvarlanarak hareket etmeye başlıyor. Küçükken hiç elinize civa aldınız mı bilmem, civanın da sıvı bir metal olarak damlacık topları şeklinde elinizden kayıp gitmesi gibidir suyun hidrofobik yüzeydeki hareketi...

Yrd. Doç. Dr. Emine Gül Cansu ERGÜN
Başkent Üniversitesi
Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü

Yazının tamamı Bilim ve Ütopya'nın ekim sayısında!