En az altmış yıl boyunca bilim insanları, grafen adını verilen karbon atomları için ilgili bir format hayal ettiler ve grafen üretiminden bu yana ilgi arttı. Bununla birlikte, grafin yapma girişimleri, büyük ölçekli davranışları gösterecek kadar büyük olmayan mikroskobik miktarlar üretti.
Nature Synthesis'de grafin yapmanın güvenilir bir yolunun duyurusu bunu değiştirdi.
Karbon, hem kendisine hem de diğer elementlere bağlanan karmaşık moleküllerin temelini oluşturmak için eşsiz bir kapasiteye sahiptir. Bu yüzden biz (ve bildiğimiz diğer tüm yaşam formları), daha fazla oksijen ve hidrojen atomu içersek bile, karbon iskeleli moleküllerden inşa edildik. Saf karbon bile kendini çok farklı şekillerde düzenleyebilir - doğada grafit, kurum ve elmaslarla temsil edilir.
Doğada nadir bulunan veya bulunmayan alternatif karbon yapıları, tesadüfi üretimi 1996 Nobel Kimya Ödülü'nü kazanan ve kanser hücreleri için potansiyel gizli bombardıman uçakları olarak incelenen, neredeyse küresel veya silindirik fullerenleri içerir. Daha yakın zamanlarda, grafenin gücü ve elektriksel iletkenliği, onu diğer birçok olasılık arasında kurşun geçirmez yelekler ve daha iyi piller için bir aday haline getirdi.
Grafin, adından çok grafene benzer - her ikisi de tek atom kalınlığında karbon tabakalarıdır. Bununla birlikte, grafenin sonsuz tekrar eden altıgen halkalardan oluşan basit bir petek yapısına sahip olduğu durumlarda, grafin daha karmaşıktır. Doğrudan birbirini sınırlamak yerine, benzen halkaları daha fazla aralıklıdır ve iki karbon atomunun birbirine üçlü bir kovalent bağ (altı elektron) oluşturduğu alkin bağları ile birleştirilir.
Karbon-hidrojen halkalarından grafin nasıl yapılır?
Grafen elektronları son derece hızlı bir şekilde iletir, ancak bunu her yöne yapar, oysa grafinin iletkenliğinin yalnızca istenen yönde gitmek için kontrol edilebilmesi beklenir. Teorik modeller ayrıca grafinin Dirac konileri olarak bilinen lokalize elektrik alanları oluşturabildiğini öne sürüyor. Bunların ürettiği elektriksel etkiler, grafeni transistörler veya güneş pilleri için grafenden beklenenden daha etkili hale getirebilecek şekilde ince ayar yapılabilir.
Bununla birlikte, başaramazsanız hiçbir şey işe yaramaz ve bu kayalarda grafinden umutlar şimdiye kadar bocaladı. Yakın zamanda Colorado Üniversitesi, Boulder'dan mezun olan Dr Yiming Hu ve ortak yazarlar, alkin bağlarını yeniden dağıtan bir reaksiyon olan alkin metatezini kullanarak bunu değiştirdiler. Alkin metatezi tersine çevrilebilir ve materyalleri sentezlemede çok daha fazla esnekliğe yol açar.
Hu yaptığı açıklamada, "Tüm izleyiciler, tüm alan, bu uzun süredir devam eden sorunun veya bu hayali materyalin nihayet gerçekleşmesinden gerçekten heyecan duyuyor." dedi.
UC Boulder'dan Profesör Wei Zhang, “[grafen ve grafin arasında] oldukça büyük bir fark var, ancak iyi bir şekilde” dedi, ancak şimdiye kadar bu farklılıklar deneyden ziyade büyük ölçüde teorik modellemeye dayanıyor.
Süreç hala karmaşık ve pahalıdır; ekip her ikisini de ele almayı hedefliyor ve yapamazlarsa başvurular sınırlı olabilir. Ancak bu arada, açıklanan süreç, araştırma için gerekli miktarları üretecek kadar iyidir, böylece grafinin özellikleri ve potansiyel kullanımları keşfedilebilir.
Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.