Okuma süresi: 3 dk

Bitki ve hayvanların dış yüzeyleri (örneğin, yaprak, göz, bacak, kanat yüzeyleri) sıklıkla doğal olarak suyu itme davranışı göstermektedir. Ortak bir özellik olarak, bu tür doğal yüzeyler, fazlasıyla pürüzlü bir yapıya sahiptir. Ve pürüzlerin arasında kalan boşluklar sayesinde, yüzeye temas eden su damlacıkları sanki hava yastıklarının (hava paketleri) üzerinde duruyormuş gibi davranır. Kabaca, hava paketlerinin etkisiyle, yüzeyin ortalama enerjisi düşer ve suya ilgisi azalır. Ancak son gözlemler, bazı böcek yüzeylerinin alışılmadık derecede az miktarda hava paketi içermesine (yani birim alan başına katı yüzey oranının çok yüksek olmasına) rağmen hala su itme özelliği gösterdiğini ortaya koymuştur.

Science Advances dergisinde yayımlanan yakın tarihli bir çalışmada, Prof. Tak-Sing Wong ve ekibi, düşük oranda hava paketine sahip desenli yüzeylerde su damlacıklarının sıçrama davranışına dair yeni bulgular paylaştılar. Doğal böcek yüzeylerinin pürüzlülüğünü kontrollü şekilde ve farklı desenler vererek değiştirmek güç olduğundan, araştırmacılar, ısıl yöntemlerle (yüksek sıcaklıkta) oksitlenen silisyum yapılı tabakaları işleyerek işe başlamışlar. Bu işlemde ilk olarak, neredeyse atomik seviyede bir pürüzlülüğe sahip olan silisyum tabakalar verilmek istenen desen ile maskeleniyor. Ardından, açık kalan kısımlar plazma ile aşındırılıyor ve oldukça muntazam şekilde dizilmiş olan özel yapılı sütunlarla kaplı yüzeyler elde ediliyor.

Araştırmacılar, bu desenli yüzeylerin üzerine yukarıdan bırakılan su damlacıklarının, yüzeylere çarpmasından zıplamasına kadar geçen süreyi (yani temas süresini) hassas bir kamera sayesinde ölçmüşler. Yapılan gözlemlere göre, zıplayan su damlacıklarının temas süresi, yüzey sütunlarının mesafesini 100 nanometreye kadar sıkıştırarak azaltılabiliyor. Yani, sütunların birbirine yaklaştırılması halinde, damlacıklar daha hızlı bir şekilde zıplıyorlar. Daha da önemlisi, damlacıkların yüzeye çarpması esnasında oluşan basınç da böylece azalıyor.

Bu temel fizikokimya çalışması, böcek yüzeylerinin su itme davranışının önemli bir hayatta kalma stratejisi olabileceğini işaret ettiği için biyolojik açıdan önem arz ediyor. Ancak, bu çalışma sayesinde ortaya konan temel bilgi ticari ürünlerin (örneğin, ıslanmayan yahut kolay kirlenmeyen yüzeyler) geliştirilmesini sağlama potansiyeline de sahip.

Yazarlar: H. Enis Karahan, Guoji Huang
Uyarlayan: Fatih Güleç
Editörler: Burcu Gümüşçü, Güney Akbalık

Kaynakça: Lin Wang ve arkadaşları. “Compact nanoscale textures reduce contact time of bouncing droplets.” [Sıkışık nanoboyutlu desenler zıplayan damlacıkların temas süresini azaltıyor] Science Advances 6, 29 (2020): eabb2307, DOI: 10.1126/sciadv.abb2307.

Görsel: Egor Kamelev, 2017, www.pexels.com/photo/close-up-photography-of-water-dew-on-green-insect-762865/

Teşekkür: Bu metnin çevrilmesi ve geliştirilmesi için Epistem Türkiye ile işbirliği yapan Kyoto Üniversitesi’ne bağlı Pureosity Grubu’na ve Maki Nariuchi’ye teşekkürlerimizi sunarız.