Grafen neden bu kadar önemlidir?

Grafenin keşfi o kadar önemlidir ki, Rus bilim insanlarına bu keşiflerinden dolayı 2010 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırmıştır.

Grafen, teknolojide devrim niteliğinde gelişmelere yol açan, karbon atomlarının iki boyutlu bal peteği düzenidir. Grafenin keşfi o kadar önemlidir ki, Rus bilim insanları Andre Geim ve Konstantin Novoselov’a bu keşiflerinden dolayı 2010 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırmıştır. Bu galeride grafeni önemli yapan bazı özellikleri okuyacaksınız.

Grafenin iki boyutlu yapısı

Evrende rastladığımız malzemelerin neredeyse hepsi üç boyutludur. bilim insanları da bir malzemenin özellikleri, iki boyutlu düzende olduğunda nasıl değiştiğiyle ilgili henüz çok az bir bilgiye sahiptir. Grafenin özellikleri de karbonun üç boyutlu düzeni olan grafitten çok farklıdır bu sebeple grafen araştırmaları malzemelerin iki boyutlu düzende nasıl özellikler kazandığını tahmin etmemizde oldukça yararlıdır.

Elektriği en iyi ileten malzemedir “Grafen”

Elektrik bu basit bal peteği grafen yaprağı üzerinden çok hızlı akmaktadır. Bilinen birçok iletken metaldir, fakat grafen karbon temelli bir ametaldir. Bu sebeple, elektrik akımını metal olmadan iletmek durumunda kalacağımız koşullar için grafen araştırmaları önem kazanmaktadır. Bu koşulların ne olduğuyla ilgili soruyu cevaplamak için ise henüz erken.

Küçük Cihazlar Üretmek İçin, Grafen

Çok küçük bir alanda elektrik iletimi sağlayabildiği için, grafen minyatürize edilmiş süper hızlı bilgisayar ve transistör araştırmalarında oldukça önemlidir.Çünkü, bu cihazlar çalışmak için çok küçük miktarda güce ihtiyaç duymalıdırlar. Grafen ayrıca esnek güçlü ve şeffaftır.

Grafen ve Kuantum Mekaniği

Grafen, kuantum elektrodinamiğinde tahminleri test etmek için kullanılabilir. Bu, araştırmaların yeni bir alanıdır çünkü Dirac parçacıklarını görüntülemeye yarayan malzemeler kolaylıkla elde edilememektedir. Grafen ise çok zor elde edilen bir malzeme değildir, öyle ki evde kurşun kalem ile kağıt üzerine bir çizgi çektiğinizde, üst üste birçok grafen yaprağı elde etmiş olursunuz. Eğer bir silgi yardımı ile bu katmanları tek bir katman haline gelecek şekilde temizleyebilirseniz, grafen elde edebilirsiniz.

Grafenin Özellikleri

♦ Grafen dünyası tek-katman, altıgen düzende karbon atomları anlamına gelmektedir. Eğer grafen başka bir düzende ise, bu özellikle belirtilmiştir. Örneğin çift katmanlı grafen ya da çok katmanlı grafen, bu malzemenin diğer formlarıdır.
♦ Elmasta ve grafitte olduğu gibi grafen bir karbon alotropudur. Daha da detaylandıracak olursak, grafen sp2 bağlı karbon atomlarından oluşmuştur ve atomları arasında 0.142 nm molekül bağ uzaklığı vardır.
♦ Grafenin en önemli üç özelliği çelikten 100 ile 300 kat arası daha sağlam olması, şu ana kadarki bilinen oda sıcaklığında en iyi iletken olması ve esnek olmasıdır.
♦ Grafen bilinen en ince ve en hafif malzemedir.
♦ Grafen saydamdır.

Grafenin Potansiyel Kullanım Alanları

Grafen ile ilgili araştırmalarda bilim insanları henüz yolun çok başındalar fakat geliştirilmekte olan bazı teknolojiler şunlar:

• Bataryaların ultra hızlı şarj edilmesi
• Radyoaktif atıkların daha kolay temizlenebilmesi
• Hızlı flash hafızalar
• Güçlü ve daha dengeli aletler ve spor ekipmanları üretilmesi (tenis raketi gibi )
• Grafen temelli güncellenebilen elektronik kağıtlar
• Küçük ve verimli biyoosensör cihazlar
• Bataryaların yerini alabilecek süperkapasitörler
• Su geçirmeyen kıyafetler
• Daha sağlam ve hafif uçaklar ve koruma ekipmanları
• Doku yenilenmesinde yardımcı malzeme olarak kullanmak
• Tuzlu suyu, içilebilir suya dönüştürmek
• Doğrudan vücuttaki nöronlara bağlanabilen biyonik cihazlar

BONUS: Grafen Aerojel

Dünyanın en hafif malzemesi