Metal-Organik Bileşiklerden Yeni Bir Cam Türü Üretiliyor
Fotoğraf : Dört yüzlü ZIF-62(çinko, imidazolat, benzimidazolat) yapısının iki boyutta gösterimi.
Yıldırımların ve yanardağların ürettiği camı insanlar da tarih öncesi dönemlerden beri silikon dioksit ile üretiyor. Endüstrileşme ile bor-bazlı camlar, polimer camlar ve metalik camlar üretilmeye başlandı ancak uluslararası bir araştırma grubu metal ve organik bileşik bazlı ve cam oluşturma kabiliyetinde silikaya eşdeğer bir cam türü geliştirdi.
Cam oluşturma kabiliyeti, bir sıvının soğurken kristalleşmeme yeteneğidir.
“Cam, kristalleşmeden donarak katı benzeri bir yapıya dönüşen bir sıvıdır” dedi Pensilvanya Eyalet Üniversitesi malzeme bilimi ve mühendisliği bölümü profesörü John C. Mauro. “Cam mekanik olarak katı gibi davranıyor ancak aslında katı ve sıvı arasında bir yerde.”
Cam oluşturmanın esası maddenin eritilip daha sonra bir şekilde kristal oluşturmadan soğutulması esasına dayanıyor. Bunu yapmanın bir yolu hızlıca soğutmak veya su verme işlemidir. Bu yöntem ani sıcaklık düşüşüne bağlı olarak kristallerin oluşabileceği süreyi azaltıyor.
Temel silika camlar, merkezde silikon ve köşelerde dört oksijen atomundan oluşan dört yüzlü bir yapıya sahiptir. Dört yüzlü bir üçgen piramittir. Her bir oksijen diğer bir silikon merkezli dört yüzlüye bağlanır.
Araştırmacıların ürettiği metal- organik camda silikon yerine çinko geçiyor ve iki benzer ama farklı organik bileşik olan imidazolat ve benzimidazolat köşelerde kullanılıyor. Bu organik moleküller rastgele olarak dört yüzlünün köşelerindeki oksijenlerin yerine geçiyor.
Araştımacılar 9 Mart tarihinde Science Advance sitesinde ürettikleri çinko merkezli ZIF-62 metal-organik camın en iyi cam oluşturma kabiliyetine sahip olarak bilinen silika camdan daha iyi olduğunu bildirdi. Metal-organik iskelete katılan benzimidazolat arttıkça yapının cam oluşturma kabiliyetinin de o kadar arttığını fark ettiler. En hacimli ligandlı daha viskoz sıvıların kristalleşme direnci maksimum olma eğilimindedir.
Bulunan elli cam arasında ZIF-62 en yüksek cam oluşturma kabiliyetine sahip olandır. Standart silika cam kırılganken metal-organik cam daha esnektir ve bu da cam oluşturma kabiliyetine eklenebilir.
Çinko merkezli organik cam üretimi silika cam üretiminden daha zor. Çünkü ilk olarak imidazolat ve benzimidazolat sentezlenmeli, sulu çinko nitrat ve bir çözücü ile karıştırılmalıdır. Karışım yaklaşık olarak 800 Fahrenheit derecede (°F) erir.
Sıcaklık önemli çünkü karışım tamamen erimelidir ancak sıcaklık erimiş camın buharlaşacağı sıcaklık olan yaklaşık olarak 980 Fahrenheit dereceye (°F) ulaşmamalıdır.
Araştırmacılar çeşitli spektroskopik yöntemler ve x-ışını kırınımı ile camın özelliklerini incelediler. Erimiş camın da mekanik özelliklerini ve optik iletimini ölçtüler. Bu testlerin bazıları Corning, New York’ta, Corning şirketinde yapıldı.
“Bu yeni cam türü o kadar yeni ki cam oluşturma kabiliyetini ve diğer birkaç özelliğini belirlememize rağmen tüm özellikleri belirlenmedi” dedi Marcos. “Ayrıca bu prosesin nasıl endüstriyel boyuta taşınacağı da araştırılmalı.”
Araştırmacılar aynı zamanda farklı metalik- organik kombinasyonlar bularak değişik camlar üretmeyi istiyor. Sırada kobalt merkezli cam üretme planları var.
Kaynak : sciencedaily.com
