Kimya biliminin öncesini oluşturan simyanın en önemli parçası ve simyacıların en önemli uğraş alanı elementlerin dönüşümüydü. Elementlerin dönüşümü konusundaki en meşhur örnek de, kurşunu altına dönüştürme çabalarıydı. Uzun yıllar süren araştırmalarına rağmen simyacılar, hedeflerine hiçbir zaman ulaşamadılar. Artık simya çağında değil bilim çağında yaşıyoruz. Fakat isimler, ekipmanlar ve yöntemler değişse de, bir elementin başka bir element gibi davranmasını sağlamak hala insanların ilgi alanına giriyor. Princeton University’den araştırmacılar da bu yolda önemli bir adım attılar ve büyük bir parçacık hızlandırıcıda elementin dönüşümünü anlık ölçekte gerçekleştirilebildiler.

Princeton University’den bilim insanları, simyanın antik görüşüne yeni bir bakış açısı getirdiler ve başka bir malzeme gibi davranan malzemeyi geliştirmeyi başardılar. İlgili hesapsal teoriyi içeren makale, 24 Şubat 2017’de Physical Review Letters’da yayımlandı. Araştırmacılar yaptıkları bu çalışmada, saniyenin küçük bir bölümünde de olsa iki sistemin birbirlerine benzeyebildiğini gösterdiler.

Bu bağlam içerisinde, iki nesnenin birbirine benzemesi için ışığı aynı şekilde yansıtmalarına ihtiyaç var. Princeton araştırmacılarının yöntemi, bir maddenin moleküllerinde kalıcı olmayan değişiklikler yapmak için ışığı kullanmayı ve böylece başka bir maddenin moleküllerinin yansıtıcı özelliklerini taklit etmeyi içeriyor. Bu yöntemin, elektronların işleme gücünü büyük ölçüde artıracak fotonlarla değiştirildiği ancak mühendisliği son derece zor bir hesaplama türü olan optik hesaplama için etkileri olabilir.

Bir maddenin başka bir madde gibi görünmesinin sağlanabildiği iddiası oldukça önemli. Çünkü bu, bir molekülün veya herhangi bir maddenin üzerinde parlayan ışığın kontrolü ile, görünüşünün değiştirilebileceği anlamına geliyor. Bu tür manipülasyonun gerçekleştirilebilmesi için ise yalnızca bir femtosaniye süren ultra hızlı lazer gibi güçlü bir ışık kaynağına ihtiyaç var. Normal ışık kaynaklarından farklı olarak, ultra hızlı lazerin ışık darbesi, moleküller ile etkileşim kuracak ve kimliklerini değiştirmeyip elektron bulutlarını bozacak kadar güçlüdür.

Bir molekül tarafından ışığın soğurulması, elektron bulutunun şekline bağlıdır. Fakat, modern lazerler yardımıyla, elektron bulutlarının yontulması mümkün. Tabii ki, tıpkı bir büst ortaya çıkartan heykeltıraş gibi yontulmak istenen maddeye vurulan darbelerin özenli ve istenilen doğrultuda olması gerekiyor. Bu zorluğun üstesinden gelebilmek için gelişmiş hesapsal teori kullanan bilim insanları, istenilen spektral çıktıyı üretebilmek için ‘’spektral dinamik benzerlik’’ yöntemini geliştirdiler ve bu sayede lazer darbesinin zamanlama ve dalga boyunu içeren şeklini hesaplayabildiler.

Bu spektral kontrol, iki sistemi birbirine benzetmekte kullanılabileceği gibi, iki sistemi tamamen birbirlerinden farklı göstermek için de kullanılabilir. Araştırmacılara göre bu farklılaşma, zehirli kimyasallar ile güvenli kimyasalların ayrımı üzerine yapılacak uygulamalarda da oldukça faydalı olabilir.

University of California’dan kimya profesörü Shaul Mukamel’ göre, moleküler seviyedeki davranışların kontrol edilmesi için ışığın manipüle edilmesini içeren, aktif ve önemli bir araştırma alanı olan koherent kontrol için Princeton araştırması oldukça büyük bir adım.

---

İlgili Makale:  Andre G. Campos, Denys I. Bondar, Renan Cabrera, Herschel A. Rabitz. How to Make Distinct Dynamical Systems Appear Spectrally Identical. Physical Review Letters, 2017; 118 (8) DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.083201

Kaynak: University of Princeton

---