Araştırmacılar on yıldan fazla bir süredir “Grafin” adı verilen yeni bir karbon formunu sentezlemeye çalıştılar. Ancak bu konuda sınırlı başarılar elde ettiler. Colorado Boulder Üniversitesi’nden yapılan yeni araştırmalar sayesinde bu çabalar artık sona eriyor diyebiliriz.
Grafine endüstriyel uygulamalarda araştırmacılar tarafından oldukça değer verilmektedir.
2010 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen başka bir karbon türü olan “harika malzeme” grafen ile benzerlikler de göstermektedir.Teorik olarak, şimdiye kadar sadece birkaç parça yaratılmıştır.
Geçen hafta Nature Synthesis’de duyurulan bu araştırma, karbon malzeme biliminde uzun süredir devam eden bir boşluğu dolduruyor.
Potansiyel olarak elektronik, optik ve yarı iletken malzeme araştırmaları için yepyeni olanaklar açıyor.
Araştırmacı Yiming Hu, “bu alanda çalışmalar yapanlar bu uzun süredir devam eden problemin veya bu hayali materyalin nihayet gerçekleşmesinden gerçekten heyecan duyuyor” dedi.
Araştırmacılar karbonun endüstriye faydası ve çok yönlülüğü nedeniyle uzun zamandır yeni veya yeni karbon allotroplarının veya karbon biçimlerinin inşasıyla ilgileniyorlar.
Karbon allotropları, sp2, sp3 ve sp’nin karbonu nasıl hibritleştirdiğine (veya karbon atomlarının diğer elementlere çeşitli şekillerde bağlanabileceği) ve bunlara karşılık gelen bağların kullanıldığına bağlı olarak çeşitli şekillerde oluşturulabilir. En iyi bilinen karbon allotropları, sırasıyla sp2 ve sp3 karbondan yapılan grafit (kalem ve pil gibi aletlerde kullanılır) ve elmastır.
Araştırmacılar fulleren (keşfi 1996’da Kimyada Nobel Ödülü’nü kazandı) ve grafen dahil olmak üzere, yıllar boyunca geleneksel kimya yöntemlerini kullanarak çeşitli allotropları başarıyla yarattılar.
Araştırmacılar fulleren (keşfi 1996’da Kimyada Nobel Ödülü’nü kazandı) ve grafen dahil olmak üzere, yıllar boyunca geleneksel kimya yöntemlerini kullanarak çeşitli allotropları başarıyla yarattılar.
Bununla birlikte, bu yöntemler, grafin için gerekli olduğu gibi, farklı karbon türlerinin büyük miktarlarda birlikte sentezlenmesine izin vermez. Eşsiz elektron iletkenliğine, mekanik ve optik özelliklere sahip olduğu düşünülen bu teorik malzemeyi sadece bir teori olarak bırakmıştı.
Ancak, sahadakileri Wei Zhang’ın laboratuvar grubuyla iletişime geçmeye sevk eden şey, alışılmamışa duyulan ihtiyaçtı.
Colorado Boulder Üniversitesi’nde kimya profesörü olan Zhang, bağların kendi kendini düzeltmesine izin veren ve yeni sıralı yapıların veya altıgen kafesler gibi kafeslerin oluşturulmasına izin veren tersinir kimyayı inceliyor.
Zhang’ın açıklamaları şöyle;
Grafin oluşturmak “gerçekten eski, uzun süredir devam eden bir sorudur, ancak sentetik araçlar sınırlı olduğu için ilgi azaldı”.
Zhang’ın laboratuvar grubundaki bir öğrenci yorum yaptı. “Sorunu tekrar ortaya çıkardık ve gerçekten önemli olan eski bir sorunu çözmek için yeni bir araç kullandık.” Alkin metatezi olarak bilinen bir teknik kullandık.
Bu, kesme ve yeniden biçimlendirme (en az bir karbon-karbon üçlü kovalent bağı olan bir tür hidrokarbon) olarak da bilinen alkin kimyasal bağlarının yeniden dağıtılmasını içeren organik bir reaksiyondur.
Grup, termodinamik ve kinetik kontrole ek olarak, daha önce hiç yapılmamış bir şeyi başarıyla yaratmayı başardı: grafenin iletkenliğine sahip ancak kontrollü bir malzeme.
Zhang, “Büyük bir fark var (grafen ve grafin arasında), ama bu iyi bir fark.” Dedi. “Bu, gelecek nesil harikalar materyali olma potansiyeline sahip. Bu yüzden herkes çok heyecanlı.”
Materyal başarılı bir şekilde oluşturulmuş olsa da ekip, materyalin büyük ölçekte nasıl oluşturulacağı ve nasıl manipüle edilebileceği gibi özelliklerini araştırmak istiyor.
Zhang, sonraki adımlardan “Bu yeni materyali hem deneysel hem de teorik olarak atomik seviyeden gerçek cihazlara kadar çok boyutlu olarak gerçekten araştırmaya çalışıyoruz” diyor.
Bu çabalar, malzemenin elektron ileten ve optik özelliklerinin lityum iyon piller gibi endüstriyel uygulamalarda nasıl kullanılabileceğini belirlemeye yardımcı olmalıdır şeklinde bir düşünceye sahip.
Açıklamalar şu şekilde devam ediyor.
“Gelecekte, insanların araştırmamızdan gerçekten faydalanabilmeleri için maliyetleri düşürebileceğimizi ve reaksiyon prosedürünü basitleştirebileceğimizi umuyoruz.”
Zhang’a göre bu çalışma, disiplinler arası bir ekibin yardımı olmadan tamamlanamazdı ve “Bu çalışma muhtemelen fizik bölümünün desteği olmadan, meslektaşlarından biraz destek olmadan yapılamazdı” diye ekledi.
Kaynak: phys.org
