Nano-mühendislik ürünü MOFlar ne tür yapılardır ve nasıl görünümdedir?
MOFlar dilimize metal-organik kafesli yapılar olarak çevirdiğimiz, yüksek gözenekliliğe sahip olan, bu gözeneklerinde konuk molekülleri misafir edebilen, laboratuvar ortamında sentezlenen kristal yapılardır. Dışarıdan çıplak gözle baktığımızda toz, pudra, tuz gibi görebileceğimiz malzemelerdir. Gözenekleri gözümüzle göremeyeceğiz nano boyuttadır, genelde 1-100 Angstrom (1 nanometre 10 Angstroma eşit) arasında değişiyor.

Legovari olarak tanımladığınız, bir çok çeşitte oluşturulabilen MOFlar nasıl tasarlanıyor? Gözenekli olmalarının işlevi nedir?
Kimyagerler MOFları sentezlerken, Lego ile bir nesne tasarlar gibi, yapıtaşları olan metal ve organik bağlayıcıları farklı topolojiler üzerinde bir araya getiriyor, dolayısıyla farklı gözenek boyutuna ve şekline sahip yüz binlerce MOF sentezleniyor. Bu gözenekler gaz, sıvı ya da ilaç gibi katı konuk moleküllerini içlerine hapsediyor ve dışarıdan bir etki ile (örneğin basınç ya da sıcaklık değişimi) gözenekler, konuk molekülleri kontrollü olarak dağıtabiliyor.

MOFlar hangi alanlarda kullanılabilir?
Bu malzemeleri karbondioksit ya da zehirli gazları yakalamada kullanabiliriz, ilaç moleküllerini depolayıp dağıtan nanoyapılar olarak da kullanabiliriz, hidrojen gibi enerji taşıyıcısı olan bir gazı da depolayabiliriz.

MOFlar için moleküler modelleme teknikleriyle ilgili çalışmalarınız MOF araştırmalarına nasıl katkı sağlıyor?
Çok fazla sayı ve çeşitte MOF olması dışarıdan bakıldığında büyük bir avantaj gibi gözükse de bu kadar çok malzemenin çeşitli uygulamalar için tek tek laboratuvar ortamında test edilmesi hem zaman hem de kaynak açısından mümkün değil, çünkü tek bir malzemeyi anlamak için bile yıllarımızı vermemiz gerekiyor. Bizim moleküler modelle çalışmalarımız bilgisayar ortamında hem daha hızlı hem de sarf malzemesi gerektirmiyor. Elbette bu simülasyonlar bilgisayar ortamında olduğu için klasik laboratuvar risklerini de içermiyor, bu pratik faydasıdır. Bir de teorik faydası var ki moleküler modelleme, molekül seviyesinde malzemeleri tanımamızı ve anlamamızı sağladığı için normal zaman ve ölçeklerde gözlemleyemediğimiz mekanizmaları izlememizi sağlıyor.

MOFlar 20 yıllık kısa geçmişlerinde bilimin katettiği çabalar sonucu alınır-satılır bir teknolojiye dönüşerek hayatımıza dahil olmaya hazır mı?
Şu an için değilse de bir bu kadar zaman sonra mümkün olacaktır diye düşünüyorum. Şu an bilim insanları daha çok ve çeşitte MOF üretmektedir ki yakın zamanda uygulamaya özgü MOF sentezleme konusu gündeme geldi. Belirli bir uygulama için en iyi MOF bulununca, o malzemenin büyük ölçekte yani gram değil de ton seviyesinde üretilmesi söz konusu olacaktır. Bu uygulamada, MOFların klasik gözenekli malzemelerden daha üstün performans sergiledikleri görülürse ticarileşmeye gidilecektir.

MOFların farklı potansiyellerinin keşfinin önünde engeller ya da malzemenin yaratım sürecinde müzakere edilmesi gereken kısıtlamalar var mı?
Bilim dünyasında araştırma finansmanı bence en büyük zorluk. Bu MOFlara özgü değil, her alanda böyledir diye düşünüyorum. MOFlara gelince, bir malzemenin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve test edilmesi için gerekli yüksek teknolojideki cihazlardan tutun da kimyasallara, sarf olacak cam eşyadan, o araştırmayı yapacak ekibin altyapı imkânlarına, araştırmacıların ücretlerine ve bahsettiğiniz müzâkerelerin gerçekleşmesi için yapılacak bilimsel toplantıların masrafına dek aklımıza gelen her gereklilik aslında araştırmanın finansmanıyla ilgili oluyor. Bu noktada çok iyi bir fikrinizin ya da malzemenizin olması yeterli değil. Binlerce tekrarın, denemenin ve iyileştirmelerin yapılması için yukarıdakilerin hepsi sürekli olarak gerekli.

MOF malzemelerin yaygın kullanımına ilişkin yasal veya etik zorluklar var mıdır? Politika yapıcılar, bilim topluluğu ve sivil toplum bunların üstesinden gelmek için sizce nasıl işbirliği yapabilir?
Şu an için böyle bir zorluk yok çünkü bu malzemelerin yapıtaşları metaller ve organik bağlayıcıların çoğu ticari kimyasallardır. Ancak ilerleyen zamanda bu malzemelerin, özellikle biyolojik alandaki potansiyellerin testi aşamasında, ıslak lab ve klinik değerlendirme çalışmalarında bu tür işbirlikleri ve etik kurallar zinciri mutlaka gerekecektir.

Su ve gıda kaynaklarına erişimin giderek artan riske maruz olduğu küresel iklim değişikliği koşullarında MOFların öncelikle nasıl işlevselleşmesini öngörüyorsunuz? Erişilebilir bir teknolojiye dönüştüklerinde canlıların yaşam koşullarına nasıl etki edebilir?
Yakın zaman önce MOFların havadaki nemi gözeneklerine alabildiği ve sonrasında yoğunlaştırılarak su elde edilebileceği gösterildi. Bu ilk çalışma ilerlerse havadaki nemden su elde edilmesi ki literatürde “water harvesting” olarak geçer, mümkün olabilir. Bu çalışmalar henüz başlangıç seviyesinde ancak çok umut vadediyor. Ben MOFların erişilebilir teknolojiye dönüştükleri ilk alanın karbondioksit yakalama ve hidrojen depolama olacağına inanıyorum. Dolayısıyla küresel ısınmayı azaltabilir ve alternatif yakıt olabilir, özellikle taşıma araçları için büyük potansiyelleri var. Bu anlamda, aslında iklim değişikliğinin sebep olduğu yıkıcı etkileri azaltabilir ve yeşil enerji uygulamalarına geçişte bir umut olabilir.