Bir Süper Materyal Grafen

Ece Soylu 27.10.2016

Teknolojik uygulamalarda kullanıma yatkınlığı ile grafen, son dönemlerin en popüler materyallerinden biri.

Bal peteği görümündeki geometrik yapısıyla karbon elementinin allotropu (aynı elementin farklı geometrik dizilime sahip biçimidir) olan grafin, 2010 yılında kaşifleri Andre Geim ve Konstantin Novoselov’a Nobel ödülünü kazandırmıştı. Bu meraklı bilim adamları, elması yalnızca bir atomun sığabileceği nano boyutlarda kesersek acaba ne elde ederiz diye düşünüp harekete geçmiş ve gelecek teknoloji endüstrisinin yapı taşlarından birini oluşturacak bu fonksiyonel materyali keşfetmişler.

Bal peteği görümündeki geometrik yapısıyla karbon elementinin allotropu (aynı elementin farklı geometrik dizilime sahip biçimidir) olan grafin, 2010 yılında kaşifleri Andre Geim ve Konstantin Novoselov’a Nobel ödülünü kazandırmıştı. Bu meraklı bilim adamları, elması yalnızca bir atomun sığabileceği nano boyutlarda kesersek acaba ne elde ederiz diye düşünüp harekete geçmiş ve gelecek teknoloji endüstrisinin yapı taşlarından birini oluşturacak bu fonksiyonel materyali keşfetmişler.

Grafeni bu kadar özel kılan nedir?

Grafeni bu kadar özel kılan nedir?

Grafen üç boyutlu allotropu elmasın aksine son derece esnek bir yapıya sahip. Bal peteği görünümündeki iki boyutlu geometrisi ise grafeni süper bir iletken haline getiriyor. Küçük yapıdaki karbon atomları ve sıkı dizilişleri ile elektrik paketlerinin geçişini kolaylaştıran bir yapıya sahip. Grafen için bir süper iletken diyebiliriz. Bu özelliği ile elektronik uygulamalarına yeni bir boyut kazandırdı. İnce ve esnek yapısına aldanıp dayanıksız bir malzeme olduğunu düşünebilirsiniz ancak, grafen çelikten 200 kat daha dayanıklı. Grafen kullanılarak bilinen en ince, dayanıklı, esnek ve hafif malzemeler üretilebilecek.

Grafen üç boyutlu allotropu elmasın aksine son derece esnek bir yapıya sahip. Bal peteği görünümündeki iki boyutlu geometrisi ise grafeni süper bir iletken haline getiriyor. Küçük yapıdaki karbon atomları ve sıkı dizilişleri ile elektrik paketlerinin geçişini kolaylaştıran bir yapıya sahip. Grafen için bir süper iletken diyebiliriz. Bu özelliği ile elektronik uygulamalarına yeni bir boyut kazandırdı. İnce ve esnek yapısına aldanıp dayanıksız bir malzeme olduğunu düşünebilirsiniz ancak, grafen çelikten 200 kat daha dayanıklı. Grafen kullanılarak bilinen en ince, dayanıklı, esnek ve hafif malzemeler üretilebilecek.

Bir Süper Materyal Grafen
Bir Süper Materyal Grafen

Geleceğin yeni sektörü: Grafen teknolojisi

Geleceğin yeni sektörü: Grafen teknolojisi

Teknolojinin uğraştığı ana konulardan biri teknolojik araçları küçük ve fonksiyonel boyuta getirmektir. Böylece kullanım talebini artırmak ve ihtiyaçlara cevap vermek kolaylaşır. Bunun haricinde tıp, robot, elektronik gibi sektörler nano boyutlardaki değişimlerle makro boyutta etki elde etmektedir. Gitgide müdahale edilmek istenen özellikler arttığından, nano boyuttaki teknolojiler geçmişe kıyasla daha büyük önem arz etmektedir. Grafen fiziksel ve mekanik özellikleriyle küçük boyutlardaki teknolojik ihtiyacın giderilmesini sağlayabilecek nadir malzemelerden biridir. Son dönemlerde nanoteknoloji alanında sıkça kullanılan karbon nanotüpler grafenden yapılmıştır.

Grafen teknolojisi ile yakın gelecekte ince ve katlanabilir monitörler, bilgisayarlar veya akıllı telefonlar kullanmamız mümkün olacak. Bunun yanında batarya sorununa da grafen ile çözüm bulunabilecek gibi gözüküyor, süper iletken özelliği ile saatler alan şarj etme süresini birkaç dakikaya indirebileceğiz.

Biyomühendislik uygulamalarında da grafen hızlı gelişmelere yol açabilir. Moleküler yapısı hücre duvarıyla kolaylıkla nüfuz edebilecek özelliğe sahip, böylece hücreye eklenmek istenen maddenin grafen yardımıyla geçişi sağlanabilecek. Nanotüp uygulamalarının hammaddesi olan grafen esnek yapısıyla yapay kas üretiminde de kullanılabilir. Yapay kaslar gelecekte sıkça rastlayacağımız uzay seyahatleri sırasında zorlayıcı koşullarda dayanıklılık sağlayabilir.

Teknolojinin uğraştığı ana konulardan biri teknolojik araçları küçük ve fonksiyonel boyuta getirmektir. Böylece kullanım talebini artırmak ve ihtiyaçlara cevap vermek kolaylaşır. Bunun haricinde tıp, robot, elektronik gibi sektörler nano boyutlardaki değişimlerle makro boyutta etki elde etmektedir. Gitgide müdahale edilmek istenen özellikler arttığından, nano boyuttaki teknolojiler geçmişe kıyasla daha büyük önem arz etmektedir. Grafen fiziksel ve mekanik özellikleriyle küçük boyutlardaki teknolojik ihtiyacın giderilmesini sağlayabilecek nadir malzemelerden biridir. Son dönemlerde nanoteknoloji alanında sıkça kullanılan karbon nanotüpler grafenden yapılmıştır.

Grafen teknolojisi ile yakın gelecekte ince ve katlanabilir monitörler, bilgisayarlar veya akıllı telefonlar kullanmamız mümkün olacak. Bunun yanında batarya sorununa da grafen ile çözüm bulunabilecek gibi gözüküyor, süper iletken özelliği ile saatler alan şarj etme süresini birkaç dakikaya indirebileceğiz.

Biyomühendislik uygulamalarında da grafen hızlı gelişmelere yol açabilir. Moleküler yapısı hücre duvarıyla kolaylıkla nüfuz edebilecek özelliğe sahip, böylece hücreye eklenmek istenen maddenin grafen yardımıyla geçişi sağlanabilecek. Nanotüp uygulamalarının hammaddesi olan grafen esnek yapısıyla yapay kas üretiminde de kullanılabilir. Yapay kaslar gelecekte sıkça rastlayacağımız uzay seyahatleri sırasında zorlayıcı koşullarda dayanıklılık sağlayabilir.

Bir Süper Materyal Grafen
Bir Süper Materyal Grafen
Kaynak: sciencealert
Kaynak: sciencealert

Grafenin yüzey tutma kapasitesi oldukça gelişmiştir. Bu özelliği ile su içerisindeki zararlı kimyasalları, tuz veya diğer biyolojik kirleticileri ayırmada zar görevi görebilir. Su filtreleme teknolojisinde kullanılacak bu yöntem ile deniz suyundan içme suyu elde etmemiz mümkün olacak. Potansiyel su kaynaklarının yakın gelecekte tükeneceği göz önünde bulundurulduğunda, grafen teknolojisinin hayati önem taşıdığını söyleyebiliriz.

Giyilebilir teknolojilerde ve araba gibi taşıtlarda fazla ağırlıktan kurtulmak için hafif bir malzeme olan grafen kullanılabilecek. Özellikle kamuflaj giysileri, astronot kıyafetleri, uçak parçaları gibi malzemelerde kullanımı büyük kolaylık sağlayacak.

Tüm bu faydalı özelliklerinin yanında bilim insanları tarafından hala geliştirilmeye çalışılan bazı noksanları var. Her ne kadar süper iletken bir malzeme olsa da birçok elektronik uygulamada ihtiyaç duyulan enerji açıklığı aralığı, iletken ile yalıtkan uçlar arasındaki enerji farkı, yeterli değil. Bu nedenle elektronun geçişi için uygun ortamın oluşamaması bazı uygulamalarda grafenin başarısız olmasına neden oluyor. Buna rağmen hali hazırda güçlü bir grafen endüstrisi bulunuyor. 2004’teki ilk çalışmalar ve 2010’daki Nobel Ödülü’nden sonra, uygulamalarda yerini almaya başladı. Şu anda da grafenin geliştirilmesi ve farklı alanlarda kullanılmasına yönelik çalışmalar devam ediyor. Grafenin yakın gelecekte günlük yaşantımızda daha sık görmeye başlayacağımız bir malzeme olacağı kesin.

Grafenin yüzey tutma kapasitesi oldukça gelişmiştir. Bu özelliği ile su içerisindeki zararlı kimyasalları, tuz veya diğer biyolojik kirleticileri ayırmada zar görevi görebilir. Su filtreleme teknolojisinde kullanılacak bu yöntem ile deniz suyundan içme suyu elde etmemiz mümkün olacak. Potansiyel su kaynaklarının yakın gelecekte tükeneceği göz önünde bulundurulduğunda, grafen teknolojisinin hayati önem taşıdığını söyleyebiliriz.

Giyilebilir teknolojilerde ve araba gibi taşıtlarda fazla ağırlıktan kurtulmak için hafif bir malzeme olan grafen kullanılabilecek. Özellikle kamuflaj giysileri, astronot kıyafetleri, uçak parçaları gibi malzemelerde kullanımı büyük kolaylık sağlayacak.

Tüm bu faydalı özelliklerinin yanında bilim insanları tarafından hala geliştirilmeye çalışılan bazı noksanları var. Her ne kadar süper iletken bir malzeme olsa da birçok elektronik uygulamada ihtiyaç duyulan enerji açıklığı aralığı, iletken ile yalıtkan uçlar arasındaki enerji farkı, yeterli değil. Bu nedenle elektronun geçişi için uygun ortamın oluşamaması bazı uygulamalarda grafenin başarısız olmasına neden oluyor. Buna rağmen hali hazırda güçlü bir grafen endüstrisi bulunuyor. 2004’teki ilk çalışmalar ve 2010’daki Nobel Ödülü’nden sonra, uygulamalarda yerini almaya başladı. Şu anda da grafenin geliştirilmesi ve farklı alanlarda kullanılmasına yönelik çalışmalar devam ediyor. Grafenin yakın gelecekte günlük yaşantımızda daha sık görmeye başlayacağımız bir malzeme olacağı kesin.

BUNLAR DA İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR

BU YAZARDAN

Yorum yazmak için giriş yapmalısınız.

Bu habere henüz site içi yorum yazılmamış.

Gazetemsi
Facebook'ta takip et Twitter'da takip et Youtube'da takip et Instagram'da takip et

©2016 Gazetemsi.com. Her hakkı saklıdır.