(X) Işını Kristal Analizi ile Çizilen Görülmeyen Dünyanın Mimarisi

Mehmet Güneş

1912 yılında, 22 yaşındaki Lawrence Bragg, ışınlarının bir kristal tarafından saptırılarak kırılmasının, bir aynadan ışığın yansıması gibi, atomik tabakalar yoluyla gerçekleşen bir yansıma olduğunu öne sürmesiyle madencilik, kimya, metalürji ve biyolojide yepyeni ufuklar açılmıştır. Zira (x) ışını kristal analizi yoluyla katı maddelerin yapıları, atomik seviyede ayrıntılarıyla gösterilebilir. Günümüzde, toz haline getirilmiş çok az bir maddeyi bile bu metotla analiz etmek mümkündür. Bu metot sayesinde yüzlerce kristal yapının mahiyeti çözülmüştür. Dijital bilgisayarların girift hesapları çok kısa zamanda yapmasıyla bu sayı daha da artmıştır.

İnorganik maddeler dünyasındaki keşifler oldukça göz kamaştırıcıdır. İnorganik katı maddelerin atomik yapıları ve (x) ışınını kırma miktarlarından bu bileşiklerin iyonlaşma durumları tespit edilmektedir. İyonik maddelerde veya katı maddelere sonradan eklenmiş atomik yapılarda bir metal atomunun diğerinden çok açık bir şekilde ayırt edilmesiyle bunlar arasında tek veya çok bağların bulunduğu hususunda daha kesin kararlar verilebilmektedir (Şekil-1).

Organik moleküller üzerinde yapılan çalışmalar ise çok daha geniş uygulama sahaları ortaya çıkarmıştır. Kristallerdeki atom ve moleküllerin dinamik hareketlerinin farkına varılmasıyla, daha hafif olduğu halde daha sağlam parçalar üretilmiştir. Moleküler seviyede müdahalelerde kullanılan elektronik aletlerde kullanılan bu parçalar optik, fotokromik, ferroelektrik ve piroelektrik materyallerden oluşmaktadır. Daha sonra ortaya çıkan bilgisayar simülasyonları yardımıyla da çok daha kompleks üretilmeye başlanmıştır.

Biyolojide ise (x) ışını analizi yardımıyla, kemik ve dişler dışında canlı bünyelerin kısmen veya tamamen kristal yapıda olduğu görülmüştür. Önceleri enzimler, nükleik asitler gibi büyük moleküllü yapıların ve kaslar ile onları kemiklere bağlayan tendonların jelatine benzeyen kolloidal yapıda oldukları için şekilsiz olacaklarına inanılırdı. Fakat 1920'li yıllarda Astbury'nin (x) ışınları ile yaptığı tecrübeler yün, kıl ve ipeğin temelde kristal yapıda olduğunu gösterdi. Bu çalışmalar 1953'de Watson ve Crick'in DNA'nın helezonik yapısını keşfetmeleriyle büyük bir hız kazandı. Gerek biyolojide, gerekse genetik ilminde moleküler seviyede yapılan çalışmalar gittikçe inkişaf etmeye başladı. Bilhassa enzim ve virüsler üzerinde çalışan bilim adamları keşif üstüne keşif yaptılar. Son 20 yılda, birçok enzimin, virüsün, organellerin ve kas telinin moleküler yapıları hakkında teferruatlı bilgiler elde edildi. (x) ışını ile elektron kristalografisi metodunun birlikte kullanımıyla moleküler biyolojide büyük bir gelişme görüldü. Zira bu sayede virüs veya antikor gibi etkileşimde bulunan bileşiklerin global yapılarını tespit etmek mümkün hale geldi. Şekil-2'de, insanda bulunan bir tür virüs olan rhinovirüs ile fab antikoruna ait bir parça ve onun selüler alıcısının nasıl tespit edildiği görülmektedir. Bizlere musallat olan virüslere karşı Allah'tan aldığı emirlerle savaş açan antikorların mücadelelerini bizzat görmek ne kadar ibret verici.

Kristal analizinde kullanılan modern aletlerle artık çok daha kompleks işlemler yapılabilmektedir. Meselâ, oldukça detaylı bir görüntü imkanı sağlayan bir elektron mikroskopu yardımıyla incelenen ağır atomların yerleri tam olarak tespit edilebilmektedir (Şekil-3).

Mikroâlem de, en az makroâlem kadar baş döndürücü; tabiî ibret almasını ve tefekkür etmesini becerebilenlere...

KAYNAKLAR

- Mc Pherson, A. "Macromolecular Crystals", Scientific American. March 1989, ss. 62-69

- Thomas, J. M.,"Architecture of the invisible". Nature, Vol. 364, 5 Ağust 1993, ss. 478-482