Metal Organik Kafes Yapıları Mikrodalgaları Sönümleyebiliyor
Fotoğraf : Fe-MOF içerikli yapıların mikrodalga yansıma kaybı girişiminin şematik gösterimi
Uçakların, gemilerin ve diğer askeri donanımların radar tespitinden kurtulmasına yardımcı olan, ileri elektronik devrelerdeki elektriksel bileşenler arasındaki elektromanyetik paraziti azaltan malzemelerin çalışma prensibi mikrodalgaların emilimine dayanır. Geçtiğimiz günlerde bilim insanları ilk kez, demir bazlı metal organik kafes yapılarının (Fe-MOFların) mikrodalga sönümleme özelliklerinin olduğunu gösterdiler [Green et al., Materials Today Chemistry 9 (2018) 140].
MOFlar orhanik ligand veya bağlantı molekülleri ile metal iyonlarının veya kümelerinin birleşmesi ile oluşturulan oldukça gözenekli kompozit malzemelerdir. Ortaya çıkan üç boyutlu koordine ağ yapısı sayesinde oldukça yüksek yüzey alanı ve gözenek hacmine sahiptirler. Bu özelliklerinden dolayı katalizör , sensör, ilaç teslimi ve gaz depolanması gibi sistemlerde tercih edilirler.
Araştırmanın lideri Xiaobo Chen, bu çalışmada ilk kez demir içerikli organik kafes yapılarının çok yüksek mikrodalga sönümleme özelliği sergilediğini ortaya koyduklarını belirtiyor.
Karbondan oluşan tüm polimerlerden çeşitli metal oksitlere ve kompozitlere kadar birçok malzeme, dielektrik ve manyetik kayıplardan kaynaklandığı düşünülen mikrodalga sönümleyici özellikleri açısından araştırılmıştır. Ancak, University of Missouri – Kansas City, Shanghai Institute of Ceramics, China Three Gorges University, Peking University ve Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics bölümlerinden araştırmacılardan oluşan bu ekip, MOFlar söz konusu olduğunda yeni ve değişik bir mekanizmanın var olduğunu düşünüyor.
Bu yeni Fe-MOF yapısı, demir nitrat [Fe(NO3)3×6H2O], 2,3,5,6-tetrametil-1,4-benzendikarboksilik asit (TMBDC) ve 1,4-diazabisiklo[2.2.2]oktan (DABCO) başlangıç malzemelerinin N,N-dimetilformamid (DMF) içerisinde kullanılması ile oda sıcaklığında sentezlenebiliyor. Elde edilen kahverengimsi-kırmızı toz malzeme; metal iyonlarının TMBDC ve DABCO ligandları ile bağlanması ile oluşmuş, mikrometre mertebesinde amorf parçacıklar içeriyor.
Bu malzeme, mikrodalga ışınları ile vurulduğunda, %99.999’dan fazla sönümleme etkinliği göstererek, -54.2 dB mertebesinde oldukça yüksek bir yansıma kaybı sergiliyor. Optimum katman kalınlığı, radar yansımasındaki en dar mikrodalga frekansının üzerinde olan 2.65 mm civarında belirtiliyor. Araştırmacılar, diğer çoğu milrodalga sönümleyebilen malzemenin aksine Fe-MOFların manyetik salınımdanda elektriksel aktivite gösterdiğini belirtiyor. Araştırmacılara göre, Fe-MOFların polar gruplarının rotasyonu onlara üstün mikrodalga sönümleme özelliği kazandırıyor. Bu şekilde MOF yapısının önünden arkasına doğru yansıma gerçekleşiyor ve yüksek interferans sonucu yansıma kaybı ve sönümleme gerçekleşiyor.
Chen; “Bu çalışma MOF malzemeleri için yeni bir uygulama alanı oluşturdu ve mikrodalga sönümleme konusunda pek çok MOF yapısının önünü açtı” diyor.
Fe-MOF üretimi büyük ölçekte üretimi mümkün bir proses kullanılarak, ortam koşullarında çalışabilen ve fiyat avantajlı malzemeler ile gerçekleştiriliyor. Elde edilen son malzeme ise radar veya elektromanyetik dalgalara karşı zırhlanmak istenen herhangi bir yüzeye veya malzemeye basit fırça veya rulo ile kaplanabilecek özellikte oluyor.
Kaynak : materialstoday.com
