Grafen Yüksek Basınç Altında Elmasa Dönüşüyor
Çift katmanlı grafene özgü olan bu uygulama, ultra ince koruyucu kaplamalar yapmak için kullanılabilir.
Çift katmanlı grafenin çok yüksek bir basınç altında sıkıştırılarak ultra ince elmas film haline getirebildiği, ABD’deki araştırmacılar tarafından bulundu. Tek katmanlı ve çok katmanlı grafenlerde görülemeyen bu doğal olay, bir gün ultra ince koruyucu kaplamalar geliştirmek için veya potansiyel olarak elektronikler için kullanılabilir.
Bu durum, New York Şehir Üniversitesi’ndeki Elisa Riedo liderliğindeki bir grup tarafından, AFM cihazının ( Atomik kuvvet miksoskobu) ucunu sade silikon karbür ile birlikte çeşitli sayıda grafen katmanları ile kaplanmış silikon karbür içerisine bastırılarak, yüzeylerin sertliğinin ölçüldüğü sırada keşfedildi. Sürekli titreşirken, cihazın ucunu yavaş yavaş geri çekerek; oluşan salınım direnci, sertliği belirlemek için kullanılabilir. Bir katmanlı grafenin yüzeyin sertliğini hafifçe azalttığını, üç veya daha fazla katmanın ise önemli ölçüde azalttığını gördüler. Bununla birlikte, iki katmanlı bir grafen kaplaması yüzeyi çok daha sert yaptı. Hatta elmasa çentik atıcı alet bile iki katmanlı kaplamalı yüzeyi işaretleyemedi. Bu durum, kaplama malzemesinin en az elmas kadar sert olduğunu düşündürdü.
Riedo’nun takımı şaşkındı. “Bir yıl boyunca, yanlış olduğuna inandığımız deneyleri tekrarladık durduk” dediler. Sonunda, Reido’nun meslektaşı Angelo Bongiorno liderliğindeki teorisyenler, Rusya’daki MISIS Ulusal Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Pavel Sorokin’in grubunun grafenin elmasa dönüşebileceğini öngördüğü teorik araştırmalarına yöneltti. Riedo, “Bongiorno ve ekibi bize, belki de tam olarak gördüğünüz şey budur dediler” dedi. Bongiorno ve meslektaşları daha sonra MISIS üniversitesinin modelini Riedo’nun deneylerindeki spesifik test koşullarına uyarladı.
Yoğunluk fonksiyonel teorisi; elmas ve silisyum karbür arasındaki örgü uyuşmazlığının, yüzeydeki ilk grafen tabakasında tokluk oluşturduğunu öne sürüyor. Bu biçim bozulmaları, ilk iki sp2 hibritlenmiş grafen tabakasının, sp3 hibritlenmiş elmas örgüsüne dönüşmesi için enerji bariyerini azaltır. Bununla birlikte, bu tabakalar iki kattan fazla olduğunda, bu ek katmanlarla olan bağlar dönüşümün engellenmesine neden olur. Riedo, “Artık ara yüzün önemini anlamak için daha fazlasını yapıyoruz” dedi.
Brezilya’daki Minas Gerais Federal Üniversitesi’nden Bernardo araştırmaya dahil değildi. Ancak 2011 yılında onun grubu da, grafenin baskı altında elmasa dönüştürebileceğine dair kanıtlar yayınladı. Neves, “Önceki çalışmalarımızın, bazı deneylerimizi çoğaltmak ve benzer sonuçlar veren teorik analizler yapmak için yazarlara ilham kaynağı olabildiğini gördüğümüz için oldukça mutluyuz” diyor. “Yeniden hibridizasyon yoluyla, farklı bir materyal üreten iki mono tabakayı sıkıştırma konusundaki orijinal fikrimiz; diğer 2D katmanlı materyallere kadar genişletilebilir.
Sorokin, “Bu makalenin asıl yeniliği, bu katmanların ultra-yüksek mekanik sertliği gösterebileceğinin kanıtlanmış olmasıdır” yorumunu yaptı. Ayrıca: “Eminim gelecekte bu tür nanoyapılara gerçekten odaklanılacaktır. Çünkü gelecek vadeden optik ve elektronik özelliklere sahipler. Bu özellikler ilk kez teyit edildiğinde ve ölçüldüğünde önemli olacaktır” dedi.
Kaynak: chemistryworld.com
