Canlıların Fotonik Yapısı


En son Güncelleme tarihi ve güncelleyen: 25 Ekim 2019 Kerim Usta

FOTONİK YAPI

Ya renkler olmasaydı! Gökyüzünün siyah, yeryüzünün gri, çiçeklerin renksiz olduğu bir dünyada yaşıyor olsaydık, hayat ne kadar da tatsızlaşırdı!

Bizlere oldukça tabiî gelen renklilik ve canlılık, Allah’ın (cc) kullarına vermiş olduğu büyük bir nimettir. Her icraatında düzenin, sanatın, hikmetin ve kudretin görüldüğü Sâni-i Hakîm, hayatın rengârenk olmasını dilemiştir ve kâinatı en mükemmel şekilde yaratmıştır. Renkleri yaratan Yüce Rabb’imiz, acaba hangi sebepleri icraatına perde yapmıştır?

Gördüğümüz ışık, bir elektromanyetik dalgadır ve elektromanyetik spektrumun yaklaşık 400 nm ile 700 nm arasındaki dalga boylarına tekabül eder. Günümüzde haberleşmenin büyük bir kısmı, elektromanyetik dalgalar vasıtasıyla sağlanmaktadır.

Cep telefonu, televizyon ve radyo gibi muhabere vasıtaları, mikrodalga fırınlar, radar sistemleri elektromanyetik dalgalardan faydalanılarak insanlığın hizmetine sunulmuş teknolojik nimetlerdir.

Elektromanyetik spektrum; radyo dalgaları, mikrodalgalar, görünür ışık, kızılötesi, morötesi, X ve gama ışınlarını da barındıran geniş bir yelpazeden müteşekkildir (Tablo 1). Morötesi ışığın dalga boyu 400 nanometre, kırmızı ışığınki ise 700 nanometredir (Nanometre bir metrenin milyarda biridir, dolayısıyla ışık oldukça küçük dalga boylarından meydana getirilmiştir).

Bir ayna düşünelim. Aynaya çarpan ışık, geldiği açıyla aynadan yansımaktadır. Yani ışığın frekansı veya dalga boyu hiçbir değişikliğe uğramadan gözümüze ulaşmaktadır. Renklerin meydana gelmesinde rol oynayan fizikî prensip de bir yönüyle ışığın aynadan yansımasına benzetilebilir. Bir cismin üzerine güneş ışığı düştüğünde, cisimden, aynadaki gibi gelen bütün dalga boyları değil, sadece belirli dalga boyları yansır. Bu ışık gözlerimiz vasıtasıyla beyindeki görme merkezine gönderilir ve burada Yaratıcı’mızın bir lütfu olarak görme gerçekleşir.

Peki cisimleri renkli görmemize vesile olan yapılar nelerdir? Pigment olarak bilinen tanecikler, renkleri belirlemekle vazifelendirilmiştir. Boya malzemelerinde de kullanılan pigmentler kimyevî birer maddedir ve ışığın belli dalga boylarını emerek, o dalga boyuna karşılık gelen ışığı renk olarak algılamamıza vesile olur. Fakat son yıllarda yürütülen çalışmalar neticesinde pigmentler olmadan da bazı canlılarda renklerin meydana gelebildiği görülmüştür.1 Bu canlılarda renklerin, pigmentlerden ziyade vücutlarına Allah (cc) tarafından yerleştirilen fotonik yapılar vasıtasıyla meydana getirildiği tespit edilmiştir.

Canlılardaki fotonik sistemler
Kur’ân-ı Kerîm’de, “Yeryüzünde türlü türlü renklerle, her çeşitten bitki ve hayvan olarak sizin için yarattığı daha neler neler var! Elbette bunda düşünen kimseler için alınacak ibret var.” (Nahl-13) âyetiyle Cenab-ı Hak bizleri her an (çevremizdeki varlık âlemini âfâkî ve enfüsî boyutlarda) tefekkür etmeye ve ibret almaya çağırmaktadır.

Bazı kuş ve böcek türlerinin renkleri diğerlerine nazaran daha parlaktır. Avustralya Müzesi’ndeki kelebek türlerinin koleksiyonlarında yapılan dikkatli gözlemler neticesinde kelebeklerin çoğunun zamanla renklerinin solduğu ve matlaştığı görülmüştür.1 Fakat bazı kelebek türlerinin aradan uzun süre geçmesine rağmen, parlak ve canlı renklerini koruduğu tespit edilmiştir. Bazı kelebek türlerine pigmentler vasıtasıyla verilen renkler, pigmentlerin tesirini kaybetmesiyle solarken, başka tür kelebeklerde fotonik yapılar vasıtasıyla üretilen renkler canlı kalmıştır.

Bahsi geçen kelebek türlerinden biri olan Morpho rhetenor kelebeklerine oldukça canlı ve parlak bir mavi rengin bahşedildiği görülmüştür.2 Ayrıca bu kelebeklerin renklerinin 800 metre uzaklıktan seçilebildiği de tespit edilmiştir. Bunların kanatları üzerinde inceleme yapan bilim adamları harika bir yapıyla karşılaşmışlardır. Zîrâ, fotonik kristaller, bu kelebeklerin kanatlarında en mükemmel şekilde yer almakta ve vazifelerini yerlerine getirmekteydi.

Bu kelebeklerin kanatlarındaki deri tabakaları ve hava boşlukları düzenli şekilde dizilerek kristal bir yapı yaratılmıştır. Bu fotonik kristal, ışığın bütün dalga boylarını geçirip maviyi yansıtarak kelebeklerin kanatlarının parlak mavi renge bürünmesine vesile olmaktadır. Hoplia coerulea böceklerinde de benzer şekilde tabakalar hâlinde kristal yapılar görülmüştür.3 Oldukça fazla sayıda katmandan müteşekkil bu fotonik kristal yapısı da bilim adamları tarafından ancak 1990’larda tespit edilmiş ve üç boyutlu fotonik kristalleri üretmek mümkün hâle gelmiştir.

Bu noktada, mavi dalga boyuyla ilgili önemli bir hususiyeti belirtmekte fayda var. Mavi ışık, mor ışık ile birlikte, görünür ışığın en küçük dalga boyuna karşılık gelir. Bu yüzden mavi dalga boyunda çalışabilecek yapılar birkaç yüz nanometre seviyesinde olmalıdır. Bu küçüklükte yapıları günümüzde bile üretmek oldukça zahmetli ve masraflı bir iştir.

Bunları meydana getirmenin ve fonksiyonel bir şekilde canlının vücuduna yerleştirmenin zorluğu göz önüne alındığında yaratılıştaki mükemmellik daha iyi anlaşılır. ‘Allah o gerçek İlâhtır ki Hâlık’tır, Bârî’dir, Musavvir’dir. Hasılı, en güzel isimler ve vasıflar O’nundur. Göklerde ne var, yerde ne varsa hepsi O’nu tesbih ve tenzih eder. O, Aziz’dir, Hakîm’dir.’ (Haşr-24)

Yine bir başka kelebek türü olan Ancyluris melibous’ta ise farklı maksada mâtûf bir yapı göze çarpmaktadır. Yüce Yaratıcı bu kelebeklerin kanatlarındaki renkleri, buraya yerleştirdiği çok katlı fotonik kristalleri kullanarak, en küçük kanat hareketleriyle bile değiştirmektedir.4 Bunun sebebi; kelebekleri gözlemleyen birinin, kelebeğin her hareketinde kanatları farklı açılarda görmesidir. Çünkü bu canlılardaki fotonik kristallerin dikkat çekici bir hususiyeti de, farklı açılarda farklı renkleri yansıtabilecek şekilde yaratılmış ve yerli yerine konmuş olmalarıdır.

Bir çeşit deniz kurdu olan Aphrodita’nın tüylerinin hareketi neticesinde farklı ve canlı renkler yansıtılmaktadır.5 Denizin derinliklerinde çamur içinde yaşayan ve genelde donuk bir renkte olan bu deniz kurdundaki harika sanat, Rabb’imizin Müzeyyin sıfatının tecellilerinden sadece biridir.

Tabiattan mülhem fotonik yapılar
Bilindiği gibi ışık, hem dalga hem de tanecik özelliği göstermektedir. Işık foton adı verilen taneciklerden meydana getirilmiştir. Fotonik yapılar, fotonların hareketlerine cevap verecek ve bunların belli maksatlarla işe yaramasını sağlayacak şekilde yaratılmıştır (Biz de benzer şekilde, elektronların hareketiyle oluşturulan elektrik akımından faydalanmak için elektronik devreler tasarlamaktayız). Son yıllarda, tabiattaki fotonik yapılardan ilham alınarak lensler, aynalar ve fotonik kristaller geliştirilmiş, yine fotonik yapılar kullanılarak ışığın yavaşlatılması, depolanması, ters yönde kırılması ve filtrelenmesi mümkün olabilmiştir.

1980’li yılların sonuna doğru keşfedilen fotonik kristaller son zamanlarda uygulamalı fizikte önem verilen konuların başında gelmektedir. Metal veya yalıtkan malzemelerde moleküllerin periyodik (düzenli) dizilimiyle şekillenen yapılara fotonik kristal denir. Bu yapılar ile ışığı kontrol edebilmek mümkün hâle gelmiştir. Mikrodalga frekanslarında başlayan araştırmalar, optik frekanslara kadar genişletilmiştir. Fakat optik frekanslarda dalga boyu çok küçük olduğu için yapılar da aynı oranda küçük olmak durumundadır.

Yaklaşık on yıl boyunca bilim adamları optik dalga boyunda çalışacak fotonik kristaller üretmek için uygun malzeme araştırdılar ve bu kadar küçük boyutlardaki yapıları elde edebilmek için üretim teknikleri geliştirdiler. Neticede, optik dalga boylarında çalışabilecek fotonik kristaller üretildi. Fakat daha sonra yapılan bazı çalışmalar gösterdi ki, aslında fotonik kristal denilen yapılar, bazı canlıların vücutlarında daha yaratılışlarında mevcuttu.

Bir fotonik kristali küçük boyutlarda üretebilmek için pahalı litografi cihazlarına, uzman araştırmacılara, optik frekanslarda çalışabilecek malzemelere ihtiyaç vardır. Bilim adamlarının ancak 20. yüzyılın sonlarına doğru keşfettiği bu yapılar, her şeyi bilen ve her işini hikmetle yapan Alîm ve Hakîm bir Zât tarafından canlıların vücudunda açık bir âyet olarak sürekli yaratılmaktadır.
Bu harika hususiyetler sadece hayvanlarda değil bitkilerde2 ve değerli taşlarda5 da mevcuttur.

Nasıl ki gezegen ve yıldızlarda tecelli eden ilâhî kudreti müşahade edebilmek teleskopların icadıyla, canlılarda hücre seviyesinde cereyan eden hayatî mekanizmaları anlayabilmek mikroskopların geliştirilmesiyle mümkün hâle gelmiştir, aynı şekilde, fotonik seviyedeki hâdiseleri görüntüleyebilmek de nanometre ölçeğinde çalışan cihazların geliştirilmesiyle imkân dairesine girmiştir.

Canlılardaki yaratılış harikaları elbette burada anlatılanlarla sınırlı değildir. Gelecekte atom ve atomaltı parçacıklar gözlemlenecek olursa, şüphesiz ki bugün hayal bile edemeyeceğimiz mükemmelikler ve henüz bilmediğimiz nice güzellikler ortaya çıkarılacaktır.

Konuyu Paylaş
Avatar

Yazar Ergunca

Herkes Cennete Gitmek İster ama Hiç Ölmeden Cennete Gidilir mi?

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir