(Phys.org)—En av Ozgur Sahins första maskiner var en mekanisk tillsatsanordning gjord av Legos. Han gjorde det när han var 11 och har inte slutat göra prylar sedan dess. På forskarskolan skapade Sahin ett atomkraftmikroskop som kunde mäta mekaniska krafter på molekylär nivå, vinna det stora priset i National Inventors Hall of Fame's Collegiate Inventors Competition.

Idag är en förfinad version av mikroskopet Sahins primära forskningsverktyg. Med den kan docenten i biologiska vetenskaper och fysik studera ämnen på nanoskala, med konsekvenser som sträcker sig från hälsa och sjukdomsförebyggande till alternativ energi.

"Forskare arbetar alltid med att göra bättre mikroskop för att se mindre och mindre saker, men vad mitt labb vill göra är att identifiera inte bara formerna och placeringen av föremål utan vad deras fysiska egenskaper är, " förklarar Sahin.

Hans version består av en cantilever med en vass silikonspets som fungerar som en fingertopp för att skanna ett föremåls yta och böjer sig som svar på kraft. Sahin jämför processen med att fånga fisk. Till exempel, om han sätter en bit av DNA på nålen som bete, när det kommer över en matchande molekylsekvens, den kommer att svara med en viss kraft.

Allt som kombineras, från aminosyror till DNA, genererar kraft, vilket är vad han vill mäta. Fribäraren mäter den via vridningen, böjning och bindning av målmolekylen. "Vi litar på krafter och hur de förändras, " Sahin säger. "Slutresultatet är verkligen enkelt men det är så många saker som händer. Det är klassisk fysik."

Ett växande forskningsområde i hans nanovetenskapslabb i Northwest Corner Building är att förstå bakteriesporer. Sahin var nyfiken på Bacillus, en typ av bakterier som vanligtvis finns i jorden. Sporer av Bacillus har dragspelsliknande rynkor. Under fuktiga förhållanden absorberar sporerna fukt från luften, och rynkorna vecklas ut och förändras upp till 40 procent i volym.

"Den största kraftkällan i naturen är avdunstning, " sa Sahin. "Vårt klimat drivs av att förånga vatten från haven, och vi har inget sätt att komma åt denna energi. Vi kan komma åt vindkraft men inte avdunstning. Det här kan vara en öppning för en helt ny energiplattform."

All rörelse tar energi. Med tanke på hur mycket sporerna förändras, Sahin tänkte att han kunde utnyttja rörelsen och omvandla den till energi. "Vi märkte att expanderande och sammandragande sporer kan fungera som en muskel, skjuta och dra andra föremål, " förklarar Sahin.

Den 7 nov. 2012 års upplaga av Journal of the Royal Society , Sahin publicerade sina rön om hur rynkorna uppstår och varför – det är en överlevnadsmekanism för att skydda sporernas genetiska material. USA:s energidepartement stöder ytterligare forskning för att studera kraften från de utveckande rynkorna och för att bygga nya typer av material genom att sätta ihop sporerna till större strukturer. Arbetet kan på sikt leda till utvecklingen av ett batteri som kan använda energi från sporer.

En möjlig tillämpning är en industriell beläggning gjord av sporer som kan målas på en flexibel, gummiartat material, som skulle krökas som svar på fuktighetsnivån. Sahin jämför den potentiella produktionen med solenergi.

Sahin uppmuntrades tidigt att odla ett sådant kreativt tänkande av sin far, en kirurg, och mamma, en lärare. Han växte upp nära Ankara, Kalkon, och på gymnasiet var en av fem elever som valdes ut att representera sitt land i den internationella fysikolympiaden.

Efter att ha gått på college vid Bilkent University, han flyttade till USA 2001, förtjänar sin magister- och doktorsexamen. på Stanford. Sahin var Rowland Junior Fellow vid Harvard i flera år innan han kom till Columbia 2011. "Mina föräldrar betonade vikten av att lära sig nya saker, Sahin säger. "Jag har alltid haft tankesättet att jag kunde göra och skapa saker själv."