Katalizör Etkisi: Katalizör, bir kimyasal reaksiyonun
hızını artran fakat reaksiyona katılmayan veya harcanmayan bir substanstır.
Doğal katalistlere enzimler denilmektedir ve bunlar minimum enerji tüketimiyle
özel son ürünlerin oluşmasını sağlayacak yollar keşfederler. El-yapımı
katalizörler genellikle bir oksit yüzey üzerinde metal partiküllerin
yerleştirilmesiyle hazırlanır; enerji tüketimleri doğal katalizlerden daha
fazadır. Katalizörün aktif yüzeyi ne kadar yüksekse, yüzey reaktivitesi o
derecede büyüktür. Bir katalizördeki aktif uçların uzamsal organizasyonu da çok
önemlidir. Dolayısıyla bu teknoloji kimya, petrol, otomotiv, farmasetik ve yiyecek
endüstrileri için katalizör dizaynının genişletilmesinde büyük potansiyele sahiptir.
Şekil-1’de nanoyapının bir katalist yüzeyindeki etkisi görülmektedir.
Şekil-1: Nanoboyutlu katalizörün artan aktif yüzeyinin bir
kütle katalizörle kıyaslanması
kütle katalizörle kıyaslanması
Katalitik malzemelerin geliştirilmesine nanobilimin etkisine
tipik bir örnek altındır. Kütle altın asil bir metaldir, karalıdır, zehirli
değildir, oksidasyona ve kimyasal reaksiyonlara karşı dayanıklıdır. Bu üstün
özellikleri nedeniyle mücevher olarak kullanılır. Diğer taraftan nanoskala
altın partiküller kimyasal reaksiyonları katalizleme özelliği gösterirler.
Oksit destekler üzerine dağıtılmış altın nanopartiküller katalitik olarak çok
aktiftir. Bunların pek çok durumda katalitik aktivite ve seçicilik özelliği,
genellikle bu amaçla kullanılan platin, palladyum ve rodyum gibi geçiş metal
katalizörden daha üstündür.
Analit Tayini:
Bir karışımdaki spesifik bir kimyasal veya biyolojik kompoundun tayini için
kimyasal sensörler, biyosensörler ve mikrodiziler gibi çeşitli alet veya
cihazların kullanımına gerek vardır. katalizörlerde olduğu gibi, tayin reaksiyonu
malzemenin arayüzünde meydana gelir. Bu reaksiyonun hızı, spesifikliği ve doğruluğu,
tayin alanında kütle (bulk) malzemeler yerine nanomalzemelerin kullanılmasıyla
ğeliştirilebilir. Nanomalzemelerin yüksek yüzey/hacim oranı tayin için
elverişli yüzey alanını artırır, reaksiyon tayin sınırını ve hızı pozitif yönde
etkiler. Arıca nanomalzemeler, moleküler seviyede spesifik yüzey özellikleri
(kimyasal veya biyokimyasal) içerecek şekilde dizayn edilebilir. Böyle bir
yöntemle hazırlanan malzeme yüzeyinde oluşturulan aktif uçlar, tayin edilecek
spesifik moleküller için ‘kilitleyici’ veya bloke edici olarak iş yapar (Şekil-2).
Nanomalzemelerde skala düşürülmesi aynı cihaz içine daha çok sayıda tayin ucu
yerleştirilmesini ve böylece ‘çoklu tayin cihazları’nın yapılabilmesini sağlar.
Böyle bir cihazla aynı zamanda birden fazla analitin tayini yapılabilir.
Şekil-2: Bir karışım içindeki bir analitin, nanomalzemedeki reseptör
(almaç) uçlar yoluyla spesifik olarak tayin edilmesi şeması
