Menü
içinde

Grafen: Çelikten Güçlü, Kağıttan Hafif

Grafen: Çelikten Güçlü, Kağıttan Hafif

2004 yılında, Manchester Üniversitesi’ndeki iki bilim insanı, potansiyel olarak dünyayı değiştirecek sonuçları olan aldatıcı derecede basit bir deney yaptı. Araştırmacılar, Andre Geim ve Konstantin Novoselov, kurşun kaleminizin ucundaki şey olan grafitle oynuyorlardı. Grafit, üst üste istiflenmiş süper ince saf karbon tabakalarından yapılmıştır. Geim ve Novoselov, tek bir grafit tabakasını izole edip edemeyeceklerini görmek istediler; inanılmaz derecede ince bir karbon tabakası sadece bir atom kalınlığında ölçüldü. Bu işlem yapışkan bant yöntemi ile yapıldı. Ve grafen ortaya çıkarıldı.

Geim ve Novoselov, tek katmanlı bir karbon tabakasını izole ederek, şu anda dünyadaki en güçlü, en hafif ve elektriksel olarak en iletken madde olduğuna inanılan grafen adı verilen yepyeni bir malzeme keşfetti. 2010 yılında Geim ve Novoselov, grafeni keşfettikleri için Nobel Fizik Ödülünü paylaştılar ardından dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar,  daha güçlü ve daha uzun ömürlü piller,  daha hızlı mikroçipler,  implante edilebilir biyosensörler oluşturmak için bu olağanüstü “süper malzeme” ‘ yi kullanmanın yollarını aramaya başladılar.

 

Grafen Neden Bir Süper Malzeme?

-Grafen  ağırlıklarına oranla çelikten 200 kat daha güçlüdür.

-Kağıttan 1000 kat daha hafiftir.

-Yüzde 98 şeffaftır.

-Herhangi bir dalga boyundaki ışığı bir akıma dönüştürebilir.

-Ve son olarak, grafen, evrendeki en çok bulunan dördüncü element olan karbondan yapılmıştır, bu yüzden tükenme olasılığı yok denilebilir.

Grafen bu süper gücü yapısından alıyor. Yeterince yakınlaştırabilirseniz, bir grafen tabakasının atomik ölçekli bir bal peteğine benzediğini görürsünüz.  Bütün  karbon atomları tek tek , tavuk teline benzeyen altıgen bir düzende düzenlenmiştir. Bir grafen tabakasındaki her karbon atomu, diğer üç karbon maddesine kovalent olarak bağlanır ve bu da malzemeye inanılmaz bir güç verir.

Grafen Neden Elektriği Bu Kadar İyi İletiyor?

Yine, bu karbon atomlarının bağlanma şekli yüzünden. Her karbon atomunun dış kabuğunda dört elektron bulunur, ancak bu elektronlardan yalnızca üçü komşu üç karbon atomuyla paylaşılır. Kalan elektron pi elektronu olarak adlandırılır ve üç boyutlu uzayda hareket etmekte serbesttir, bu da elektrik yüklerini grafen tabakası boyunca neredeyse hiç direnç olmadan iletmesine izin verir.

 

 

Sihirli Açı

MIT’ den bir grup araştırmacı çift katmanlı grafen deneyleri yaparken katmanları  birbirleriyle hafifçe  çizginin dışına doğru döndürdüğünde  – tam olarak 1,1 derecelik bir yer değiştirme – grafenin  bir süper iletken haline gelişine tanıklık ettiler . Süper iletkenler, kesinlikle dirençsiz ve sıfır ısı ile elektrik ileten en nadir malzeme sınıfıdır. Grafenin  “sihirli açısının ” keşfi bilim camiasında şok dalgaları yarattı. Deney aşırı düşük sıcaklıklarda yapılmasına rağmen, grafeni diğer süper iletken elementlerle birleştirerek, oda sıcaklığında süper iletkenliğe her zamankinden daha yakın olma olasılığını ortaya çıkardı. Böyle bir başarı, cihazlardan arabalara ve tüm elektrik şebekelerine kadar her şeyin enerji verimliliğini radikal bir şekilde artıracaktır.

Grafen Teknolojiyi Nasıl Dönüştürebilir?

Tüketiciler yıllardır grafen bazlı pilleri hevesle bekliyorlar. Tüm cihazlarımızdaki lityum iyon pillerin  şarj edilmesi  nispeten  yavaşatır , özel sularını çabuk kaybeder ve belirli sayıda döngüden sonra yanar. Bunun nedeni, lityum iyon pillere güç veren elektrokimyasal işlemin çok fazla ısı üretmesidir. Ancak grafen dünyanın en verimli elektrik iletkeni olduğu için, elektriği şarj ederken veya boşaltırken çok daha az ısı üretir. Grafen bazlı piller, lityum iyondan beş kat daha hızlı şarj, üç kat daha uzun pil ömrü ve değiştirilmeye gerek kalmadan beş kat daha fazla döngü vaat ediyor. Bu şuanda biraz uzak kalabilir çünkü tüm endüstri lityum-iyon pil teknolojisine göre  inşa edildi .

Grafenin Diğer Kullanımları

Sağlık

Biyosensörler;  İnsülin seviyeleri veya kan basıncı gibi gerçek zamanlı sağlık verilerini izlemek için kan dolaşımına enjekte edilebilecek inanılmaz derecede ince ve esnek bir çip hayal edin. Ya da yaklaşmakta olan bir epileptik nöbeti tespit etmek ve hatta onu önlemek için beyne sinyal gönderen bir grafen arayüz. İnce, gerilebilir sensörler ayrıca cilde takılabilir veya giysilerin kumaşına dokunabilir.

 

Görüntü

Fotonik, zaten grafeni içeren başka bir alandır. Grafeni ışığa duyarlı çiplere entegre ederek, kameralar ve diğer sensörler, görünür ve görünmez spektrumdaki en zayıf ışık dalgalarına bile duyarlılığı büyük ölçüde artırabilir. Bu sadece kameraların ve teleskopların görüntü kalitesini iyileştirmekle kalmayacak, aynı zamanda tıbbi görüntüleri de iyileştirecektir.

www.howstuffworks.com

Yazar

Exit mobile version