58
www.labmedya.com
NOBEL FİZİK ÖDÜLLÜ MUCİZE MADDE “GRAFEN” “G EL ECEĞ IN MA DDESI” O LAR AK A DLANDIR I L A N G RAF EN BIR ATOM K A LINL I ĞI ND A , 2D YAPI DA O LAN TAB AK A HA LINDEKI B IR K ARBO N A LL OT RO PUD U R . K A RBO N ATOM L AR I NI N I KI B O YUT L U ALTI GEN B IR YAPI DA DIZ IL M IŞ B U FORM U GR AFEN E O LAĞANÜST Ü Ö ZEL L IKL ER S A ĞL AM AK TAD I R . Örneğin, yüksek seviyedeki elektrik iletkenliği grafeni önemli kılan özelliklerinden biridir. Karbon atomlarının bağ yapmak için dört elektronları vardır. İki boyutlu olan grafende üç bağ yaptıklarından, dördüncü elektron kristalde serbestçe dolaşır ve grafene yüksek iletkenlik kazandırır. Metallerde açıkta kalan elektronlar enerji kaybına ve ısı oluşumuna sebep olurken grafende oda sıcaklığındaki elektronlar herhangi bir çarpışma olmadan oldukça uzun mesafeleri kat edebilmektedir. Diğer bir özelliği ise çelikten 100 ile 300 kat daha sağlam olmasıdır. Esnek ve saydam olmasının yanı sıra, bilinen en ince ve hafif malzemedir. Grafen önümüzdeki yıllarda göreceğimiz birçok teknolojik ürünün kaynağı olacak. Peki ya Nobel ödüllü grafenin özellikleri neler ve nasıl üretiliyor? Teknolojide yeni bir devrime yol açması beklenen grafen; akıllı telefonlardan tabletlere, dijital kâğıttan flash belleklere kadar birçok alanda kullanılacak. Bu maddeyi devrimsel yapan ise inanılmaz özellikleri. Nobel Fizik Ödüllü mucize madde grafen, kendi ağırlığının 40 bin katını taşıyabiliyor ve 1 santimetrekarede 1 tondan fazla darbeye de dayanabiliyor.
GRAFEN NASIL ÜRETİLİYOR? Karbon atomunun bal peteği örülü yapılar bir tanesine verilen isim olan grafenin üretim süreci de oldukça ilginç. Bakır bir folyo ve argon gazı özel bir fırının içine yerleştiriliyor. Ardından oksijen sıfırlanarak grafen bakır folyonun üzerine çıkartılıyor. Folyo üzerine likit plastik damlatıldıktan sonra özel bir cihazda 3000 rpm hızında döndürülüyor. Daha sonra birkaç sıvı solüsyona batırılan grafen, silikon çip ile iç içe geçiriliyor. Günlük hayatta kurşun kalemlerde, pillerde ve elektrik motoru fırçalarında bulunuyor. Kurşun kalemlerin içindeki Grafit, grafen tabakalarının üst üste binmesinden oluşuyor.
MUCİZE MADDE GRAFENİN KULLANIM ALANLARI • Bataryaların ultra hızlı şarj edilmesi • Radyoaktif atıkların daha kolay temizlenebilmesi • Hızlı flash hafızalar • Güçlü ve daha dengeli aletler ve spor ekipmanları üretilmesi (tenis raketi gibi) • Grafen temelli güncellenebilen elektronik kâğıtlar • Küçük ve verimli biyo-sensör cihazlar • Bataryaların yerini alabilecek süperkapasitörler • Su geçirmeyen kıyafetler • Daha sağlam ve hafif uçaklar ve koruma ekipmanları • Doku yenilenmesinde yardımcı malzeme olarak kullanmak • Tuzlu suyu, içilebilir suya dönüştürmek • Doğrudan vücuttaki nöronlara
bağlanabilen biyonik cihazlar Grafen isteğe göre; sağlamdır, hafiftir, süper iletkendir, esnektir veya çok serttir, kimyasal değişime de uygundur. Grafendeki güçlü karbon bağları ona yeryüzündeki bilinen en sağlam malzemelerden biri olma özelliğini kazandırmıştır. Grafenin elektrik özellikleri bu sıra dışı malzemenin tek olağanüstü özelliği değil. Bilinen en ince malzeme olmasına rağmen, bir A4 kâğıdından 1 milyon kat daha ince halde bulunuyor aynı zamanda da en güçlü malzeme olma özelliğini taşıyor. Isıyı en iyi ilettiği düşünülen diğer bir karbon allotropu olan elmas, grafenin keşfi ile tahtından inmiş durumda. grafen, şu anda bilinen en iyi ısı iletkeni. Atomları çok sıkı bir şekilde dizilmiş olan grafen içerisinden en küçük helyum atomunu dahi geçemiyor. Buna rağmen grafen kolayca esneyebiliyor ve değişik formlardaki birçok malzemenin yüzeyine kolayca kaplanabiliyor. Bilgisayar işlemcilerini inanılmaz hızlara çıkarma potansiyeli olan grafenle ilgili çalışmaları nedeniyle Nobel Fizik Ödülüne layık görülen Hollandalı Andre Geim ve Rus kökenli İngiliz vatandaşı Konstantin Novoselov; İsveç Bilimler Akademisinde bir açıklama yaptı. Bilim adamlarının süper ince karbon maddesi ile ilgili çalışmalarından dolayı ödüle layık görüldükleri belirtildi. NASA’nın Spitzer Uzay Teleskopu, 2011 yılında uzayda yassı karbon parçacıklarına yani grafene rastladı. Laboratuvar ortamında yapay olarak üretilen
grafene uzay boşluğunda rastlanılması oldukça karmaşık bir yapıya sahip olan bu karbon molekülünün, uzayda kendiliğinden oluşabileceğini gösterdi. Bilim adamlarının; sadece dünyada yapay ortamlarda oluşabileceği düşünülen bu tarz molekülleri uzayda serbest halde görmeleri, karmaşık moleküllerin ve dolayısıyla yaşamın yapı taşlarının hidrojen açısından zengin bölgelerde oluşabileceğini görmelerini sağladı. Bu gelişmeyle başka gezegenlerde yaşam belirtisi olabileceği savı güç kazandı. Önceleri grafenin seri üretimi konusunda sıkıntı yaşanacağı düşünülse de bu sorunda neredeyse aşılmak üzere. İrlandalı bilim adamları bu konuda çok titiz bir çalışma yürüttüler ve yeni bir grafen sentezleme yöntemi keşfettiler. Mucize maddenin üzerine yapılan çalışmalar sonuçlanmak üzere. Gerekli üretim başladıktan sonra elektrikli araç teknolojilerinden kurşungeçirmez çelik yelek üretimine, uçak ve otomobil sanayisine kadar her alanda görmemiz mümkün. Bir nevi geleceğin süper molekülü diyebiliriz. Üstelik bilim adamlarının açıklamalarına göre akıllı telefonların şarj sorununa da çözüm bulacağı düşünülüyor. Kaynak: graphene-info.com/ nanografi.com.tr