Doğal ışık kaynağı ateş böcekleri

Aydınlatmada kullandığımız yapay ışık kaynaklarının ışık üretim biçimlerinden daha önceki yazılarımızda bahsetmiştik. Ancak doğada bunların dışında da ışık üretim biçimleri var, örneğin ateş böceklerinin ışık üretim biçimleri. Biyolojik bir bünyede gerçekleşen ışık üretim biçimine bilim insanları “bioluminescence” olarak tanımlıyorlar. Bioluminescence ışık üretim biçimi aslında kimyasal bir reaksiyon sonucu olarak oluşmakta, o halde bunu aynı zamanda “chemiluminescence” olarak ta tanımlamak mümkün.

Karanlık yaz gecelerinde otların arasında veya havada uçuşurken parıldayan, yanıp sönen yeşil-sarı ışık saçan böceklerin genel adıdır ateş böceği. Aslında böceği tanımlayan ateş ve ısı ile ürettiği ışığın hiçbir ilgisi yok, neden ateş böceği dendiğini hep merak etmişimdir. Sözlüklerde gördüm ki sadece dilimizde değil, bu böceğin adları için başka birkaç dilde de ateş anlamına gelen tanım kullanılıyor. Ateş böceğinde ateşten veya ısıdan kaynaklanan bir ışık enerjisi yoktur, biyolojik ortamda ışık tamamen kimyasal bir işlem sonucu üretilmektedir. Bu ışık üretim biçimine bilim insanları “soğuk ışık kaynağı” olarak adlandırıyorlar. Günümüzde hiçbir teknoloji bu ışığı yapay olarak üretmeyi başaramamıştır.

Bilim insanları son dönmelerde tabiatta olan bu doğal ışık üretim teknolojisini taklit etmeyi hedeflemekte ve bu konuda çalışmalar yapmaktadır. Diğer ışık kaynaklarına verilen enerjinin bir kısmını ışık enerjisine çevrilirken diğer kısmı ısı enerjisi olarak yayıyor. Ateş böceklerinde ise durum bunun tam tersine, ateş böceği ışık için harcadığı enerjinin tamamını ışık enerjisine çevirdiği tespit edilmiş. Bu enerji kaybı olmayan ve ısınmayan bir ışık kaynağı demek.

Ateş böceklerinin ışık üretim mekanizmasında ışık verme reaksiyonları o kadar hızlıdır ki, bu fonksiyonların kademelerini incelemek imkansıza yakın zordur. Şimdilik teoride kalan bu bilgileri kısaca özetlersek; Bu moleküler seviyede kimyasal bir işlem olduğu bir gerçektir. Bazı moleküllerin ayrışarak daha yüksek enerjili hale geçebildikleri ve bu geçişteki enerjiyi ışığa dönüştürebilmektedir.

Hangi anahtarın bu mekanizmayı açıp kapattığı bilinmemekle birlikte, ışık elde etmek için iki kimyasal madde üretilmektedir. Bu aşamada üretilen bu iki maddenin biri tanımlanmış, diğeri gizmini korumaktadır. Üretilen bu iki maddenin ışık üretmeye yetmediği, son fazda bunların oksijen ile birleşmesi gerektiği tespit edilmiştir.  2000 e yakın çeşidi olan ateş böceklerinde ek yüksek ışık seviyesini dişi ateş böcekleri verir. Ürettikleri bu ışıkla haberleşme sağladıkları düşünülmektedir.

Ateş böceklerinin ışık üretim yöntemleri taklit edilerek ışık üretimi yapan yapay ışık kaynaklarında, en yüksek ışık verimliliği yakalanacak ve ısıl problemler olmayacaktır. Bu zorlu araştırma yolunda bilim insanlarına kolaylıklar diliyoruz. Kim bilir,  mavi LED’ten sonra “bioluminescence” ve “chemiluminescence” yöntemi ile ışık üreten ışık kaynakları da nobel ödülü alır.