Hidrojen, 10 Femtosaniyede Grafene Bağlanıyor
Grafen, sadece tek bir atom tabakası kalınlığında saf karbondan oluşan olağanüstü bir malzemedir. Son derece sağlam, sağlam ve iletkendir. Ancak, elektronikler için grafen hala önemli dezavantajlara sahiptir. Bant aralığı olmadığından yarı iletken olarak kullanılamaz. Hidrojen atomlarını grafene bağlayarak böyle bir bant aralığı oluşabilir.
Uluslararası bir araştırma ekibi grafeni hidrojen atomlarıyla bombaladı.
Max Planck Enstitüsü'ndeki (MPI) Yüzeyler Dinamikler Bölümü başkanı ve Göttingen Üniversitesi Fiziksel Kimya Enstitüsü'nde profesör olan Alec Wodtke, "Hidrojen atomu beklediğimizden oldukça farklı davrandı. Hemen uçup gitmek yerine, hidrojen atomları kısa bir süre karbon atomlarına 'yapışıyor' ve sonra yüzeyden sıçrayarak uzaklaşıyor. Geçici bir kimyasal bağ oluşturuyorlar” diyor.
Hidrojen atomları çarpışmadaki enerjilerinin çoğunu kaybeder, fakat nereye giderler ?
Bilim insanlarını şaşırtan diğer bir olay ise, Hidrojen atomları, grafene çarpmadan önce çok fazla enerjiye sahipler, ancak gittiklerinde ortamda bir şey kalmadığını gördüler.
Bu şaşırtıcı deneysel gözlemleri açıklamak için, Göttingen MPI araştırmacısı Alexander Kandratsenka, California Institute of Technology'deki meslektaşları ile birlikte, bilgisayarda simüle ettikleri ve deneyleri ile karşılaştırdıkları teorik yöntemler geliştirdi. Deneysel gözlemlerle iyi uyum sağlayan bu teorik simülasyonlarla araştırmacılar, geçici kimyasal bağı oluşturan atomların ultra hızlı hareketlerini üretebildiler. Kandratsenka, "Bu bağ sadece yaklaşık on femtosaniye - bir saniyenin on katrilyonda biri kadar sürüyor. Bu, doğrudan gözlemlenen en hızlı kimyasal reaksiyonlardan biri olmasını sağlıyor."
Kandratsenka, "Bu on femto saniye boyunca, hidrojen atomu, enerjisinin neredeyse tamamını, grafenin karbon atomlarına aktarabilir ve grafen yüzeyi üzerindeki hidrojen atomunun etkisi noktasından dışa doğru yayılan, bir ses dalgasını tetikler" diyor. Ses dalgası, hidrojen atomunun karbon atomuna bilim adamlarının beklediğinden ve önceki modellerin öngördüğünden daha kolay bağlanabilmesine katkıda bulunuyor.
Araştırma ekibinin sonuçları, kimyasal bağlara dair temelde yeni görüşler sağlar. Hidrojen atomlarının grafene yapışması bir bant aralığı üretebilir, bu da onu kullanışlı bir yarı iletken yapar ve elektroniklerde çok daha yönlüdür.
Göttingen Üniversitesi proje grubu lideri Oliver Bünermann, "Grafen yüzeyini tamamen temiz tutmak için onları ultra yüksek vakumda uygulamak zorunda kaldık".
Bilim insanları ayrıca, deneyden önce hidrojen atomlarını hazırlamak ve çarpışmadan sonra onları tespit etmek için çok sayıda lazer sistemi kullanmak zorunda kaldılar.
Kaynak : sciencedaily