(Phys.org) — Een van de eerste machines van Ozgur Sahin was een mechanisch optelapparaat gemaakt van Lego. Hij maakte het toen hij 11 was en is sindsdien niet meer gestopt met het maken van gadgets. Op de graduate school creëerde Sahin een atoomkrachtmicroscoop die mechanische krachten op moleculair niveau kon meten, het winnen van de hoofdprijs in de National Inventors Hall of Fame's Collegiate Inventors Competition.

Tegenwoordig is een verfijnde versie van de microscoop Sahins belangrijkste onderzoeksinstrument. Hiermee kan de universitair hoofddocent biologische wetenschappen en natuurkunde stoffen op nanoschaal bestuderen, met implicaties variërend van gezondheid en ziektepreventie tot alternatieve energie.

"Wetenschappers zijn altijd bezig met het maken van betere microscopen om steeds kleinere dingen te zien, maar wat mijn lab wil doen is niet alleen de vormen en locaties van objecten identificeren, maar ook wat hun fysieke eigenschappen zijn, ' legt Sahin uit.

Zijn versie bestaat uit een cantilever met een scherpe siliconen punt die werkt als een vingertop om het oppervlak van een object te scannen en buigt als reactie op kracht. Sahin vergelijkt het proces met het vangen van vis. Bijvoorbeeld, als hij een stukje DNA op de naald plaatst als lokaas, wanneer het een overeenkomende moleculaire sequentie tegenkomt, het zal reageren met een bepaalde kracht.

Alles wat combineert, van aminozuren tot DNA, genereert kracht, dat is wat hij wil meten. De cantilever meet het via de draaiende, buigen en binden van het doelmolecuul. "We vertrouwen op krachten en hoe ze veranderen, "zegt Sahin. "Het eindresultaat is heel simpel, maar er gebeurt zoveel. Het is klassieke natuurkunde."

Een groeiend onderzoeksgebied in zijn nanowetenschapslab in Northwest Corner Building is het begrijpen van bacteriesporen. Sahin was nieuwsgierig naar Bacillus, een soort bacterie die veel in de bodem voorkomt. Sporen van Bacillus hebben accordeonachtige rimpels. In vochtige omstandigheden nemen de sporen vocht uit de lucht op, en de rimpels ontvouwen zich en veranderen tot 40 procent in volume.

"De grootste krachtbron in de natuur is verdamping, " zei Sahin. "Ons klimaat wordt aangedreven door verdamping van water uit de oceanen, en we hebben geen manier om toegang te krijgen tot deze energie. We hebben toegang tot windenergie, maar niet tot verdamping. Dit kan een opening zijn voor een volledig nieuw energieplatform."

Alle beweging kost energie. Gezien hoeveel de sporen veranderen, Sahin dacht dat hij de beweging kon benutten en omzetten in energie. "We hebben gemerkt dat uitzettende en samentrekkende sporen als een spier kunnen werken, andere voorwerpen duwen en trekken, ' legt Sahin uit.

In de 7 november, 2012 editie van de Tijdschrift van de Royal Society , Sahin publiceerde zijn bevindingen over hoe de rimpels ontstaan ​​en waarom - het is een overlevingsmechanisme om het genetische materiaal van de sporen te beschermen. Het Amerikaanse ministerie van Energie ondersteunt verder onderzoek om de kracht van de zich ontvouwende rimpels te bestuderen en om nieuwe soorten materialen te bouwen door de sporen samen te voegen tot grotere structuren. Het werk kan uiteindelijk leiden tot de ontwikkeling van een batterij die energie uit sporen kan gebruiken.

Een mogelijke toepassing is een industriële coating van sporen die op een flexibele, rubberachtig materiaal, die zou buigen als reactie op de vochtigheidsgraad. Sahin vergelijkt de potentiële output met zonne-energie.

Sahin werd al vroeg door zijn vader aangemoedigd om zo'n creatief denken te cultiveren, een chirurg, en moeder, een leraar. Hij groeide op in de buurt van Ankara, Kalkoen, en op de middelbare school was een van de vijf studenten gekozen om zijn land te vertegenwoordigen in de Internationale Natuurkunde Olympiade.

Na het volgen van college aan de Bilkent University, hij verhuisde in 2001 naar de VS, het behalen van zijn master en Ph.D. bij Stanford. Sahin was een aantal jaren een Rowland Junior Fellow aan Harvard voordat hij in 2011 naar Columbia kwam. "Mijn ouders benadrukten het belang van het leren van nieuwe dingen, "zegt Sahin. "Ik heb altijd de gedachte gehad dat ik dingen zelf kon maken en creëren."