- 13 Ağu 2019
- 144
- 24
- 18
Teknolojide çığır açacak harika metal olarak tanımlanan grafen’in içindeki elektronların sıvı gibi davrandığı gözlendi ve bu gözde metalin temel özellikleri hakkında çok şaşırtacak yeni bilgiler ortaya çıktı.
Bilinen en ince malzeme olmasına rağmen çelikten 300 kez daha güçlü, elmastan daha sert, plastik kadar esnek, suya dayanıklı ve günümüzde kullanılan bakır gibi iletken maddelerin hepsinden üstün bir materyal olarak tanımlanıyor grafen.
İlk kez 2004 yılında sentezlenmesinden bu yana bilim insanları ve teknoloji uzmanlarının ilgi odağı olan grafen’in temel özelliklerine ilişkin yeni bulgular ortaya çıktı. Metalin içindeki elektronların sıvı gibi davranması heyecan yarattı. Bu gözlemi gerçekleştirmek için bilim insanları grafeni en saf haline getirecek ve ısı iletkenliğini ölçümleyecek yöntemler geliştirdi.
Bu araştırma hem yeni termodinamik aygıtlar geliştirilmesinde hem de kara delikler ve yüksek enerjili plazmalar gibi ilginç olayların aydınlatılmasında bir model sistem sağlayabilir.
Saniyede 10 trilyon çarpışma
Ancak grafenin seri üretimde kullanılmasından önce aşılması gereken zorluklar var. Normalde, 3 boyutlu metaller ve elektronlar birbirleriyle etkileşim haline geçer. Ancak grafen 2 boyutlu bir malzeme olduğu için bal peteği yapısındaki tüm parçacıklar aynı şeritte seyahat etmek zorunda olan bir elektron otoyolu gibi davranıyor. Grafen içindeki elektronlar sıfır etkin kütleli göreli parçacıklara benziyor.
Elektronlar, ışık hızının 1/300’ü kadar inanılmaz bir hızla hareket ederek oda sıcaklığında birbirlerine saniyede 10 trilyon kez çarpıyor. Bu tip reaksiyonlar daha önce hiç bir metalde gözlenmemişti. Bu sefer araştırmacılar tek atom kalınlığında grafen levhayı grafenin atom yapısıyla benzerlik gösteren ve elektriği çok iyi yalıtan şeffaf kristal tabakalar arasında ezerek ultra temiz numune elde etmeyi başardı.
Harvard Üniversitesi ve Raytheon BBN Technology’den araştırmacıların bulguları Science Dergisi’nde yayınlandı. Araştırma John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndan Fizik Profesörü Philip Kim önderliğinde gerçekleştirildi.
Mucize malzeme
Grafen hakkında bu kadar araştırma ve çalışma maddenin gerçek hayattaki uygulama alanlarını ve üretim metotlarını geliştirmek için yapılıyor. Grafenin şu an için yüksek kalitede seri üretimi oldukça zor, bu nedenle gerçek hayattaki uygulamaları henüz çok yavaş. Ancak elektronik aletlerde silikonun yerine geçebilecek, pillerin etkinliğini arttırabilecek, dokunmatik ekranların devamlılığını ve iletkenliğini sağlayabilecek, bükülebilir ekranlar yapılabilecek ve ucuz termal elektrik enerjisinin önünü açabilecek bu eşsiz malzemenin potansiyel uygulama alanları oldukça geniş.
Grafen vücut içerisinde bulunan iyonik sıvılarda yapısı bozulmadan kalabildiğinden dolayı biyolojik uygulamalar için de umut vaat eden bir malzeme. Biyonik kulaklar, biyonik gözler grafen teknolojilerinin geliştirilmesi ile mümkün olabilecek. Bilim insanları halen bu eşsiz malzemenin fiziğini anlamaya çalışıyor, ancak bunu anlamak tahmin edildiğinden çok daha fazla zaman gerektirebilir. Bu malzemenin uygulamada ne kadar başarılı olacağını ya da en sık kullanıldığı alanın ne olacağını bizlere zaman gösterecek...
İki Türk bilim kadını
Öte yandan grafen üzerinde, vadettiği olanakları ortaya çıkarmak için büyük hacimli araştırmalar yapılıyor. Örneğin; Avrupa Komisyonu Grafen Projesi 2013 yılında başladı ve projede Türkiye’den Sabancı Üniversitesi araştırmacıları yer alıyor. Proje yürütücülüğünü Doç. Dr. Selmiye Alkan Gürsel’in yaptığı ve Dr. Burcu Saner Okan'ın yer aldığı ekip, TÜBİTAK desteği ile grafenin enerji uygulamaları, özellikle de grafenin yakıt pillerindeki kullanımları konusunda yapacağı araştırma çalışmaları ile grafen hakkında yeni bulguların elde edilmesine katkı sağlayacak.
BİLGİ:
NOBEL ÖDÜLÜ ALAN MADDE
Grafen, Prof. Andre Geim ve Prof. Kostya Novoselov’a, 2010 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırdı. Benzersiz ve üstün özelliklere sahip olan grafen, inceliği, elektriği bakırdan daha iyi iletmesi ve çelikten 300 kat daha güçlü yapısı ile dikkat çekiyor. Elektronik kağıt ve bükülebilir kişisel iletişim cihazları gibi hızlı, esnek ve sağlam tüketici elektroniği ürünleri ve enerji verimliliği yüksek uçaklarda kullanılabilecek. Grafenin uzun vadede yeni bilgisayar paradigmalarını ve yapay retina gibi çığır açan tıbbi uygulamaları doğurması da bekleniyor.
Kapak illüstrasyonu: Peter Allen/Harvard SEAS)