Grafen: Eşsiz Kenar Desenleri ile Üretilmiş Büyük, Stabil Grafen Parçacıkları
Fotoğraf :
Grafen, nanoelektronikte kullanım için umut vaat eden bir malzemedir. Bununla birlikte, elektronik özellikleri, büyük ölçüde, karbon katmanının kenarlarının nasıl oluştuğuna bağlıdır. Zikzak kalıpları bu açıdan özellikle ilginçtir, ancak şimdiye kadar böyle bir kalıpla kenar oluşturmak neredeyse imkansızdı. Kimyacılar ve fizikçiler şimdi zikzak kenarı olan stabil nanografen üretmeyi başardılar. Sadece bu da değil, kullandıkları yöntem de nispeten basit.
Ortak araştırma merkezi 953 – Alman Araştırma Vakfı (DFG) tarafından finanse edilen Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg’deki (FAU) Sentetik Karbon Allotropları çerçevesinde yürütülen bu araştırmalar, Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Körfez, fiyort, koy, koltuk ve zikzak – kimyagerler bu gibi terimler kullandıklarında, nanografene değindikleri açıkça anlaşılabilmektedir. Daha spesifik olarak, nanografenin kenarları, yani küçük grafen parçacıkları tarafından alınan şekil. Grafen, her bir karbon atomunun diğer üçüyle çevrili olduğu tek katmanlı bir karbon yapısından oluşmaktadır. Bu, her köşesinde atom bulunan, bir bal peteğini andıran desenler oluşturmaktadır. Nanografenleri, mikroelektronik alanında kullanmak ve bugün kullanılan silikondan devralmak, mikroelektronik teknolojisini nano ölçeğe indirmek için umut verici bir aday.
Malzemenin elektronik özellikleri büyük ölçüde şekline, boyutuna ve hepsinden öte dış kenarının yüzeyine, başka bir deyişle kenarların nasıl yapılandığına bağlıdır. Bir zikzak yüzeyindeki elektronlar, yük taşıyıcı olarak daha hareketli olduklarından dolayı özellikle uygundur. Bu, nanoelektronik bileşenlerde zikzak şeklindeki grafen parçalarının kullanılması, dönüştürme için daha yüksek frekanslara izin verebileceği anlamına gelir.
Şu sıralar yalnızca zikzak nanografenini araştırmak isteyen materyal bilimcilerinin karşılaştığı sorun; bu formun bileşikleri oldukça dengesiz olması ve kontrollü bir şekilde üretilememesidir. Bununla birlikte, eğer elektronik özellikler ayrıntılı olarak araştırılacaksa, bu bir ön koşuldur.
Organik Kimya Bölüm Başkanı Dr. Konstantin Amsharov liderliğindeki araştırmacılardan oluşan ekip şimdilerde bunu yapmayı başardı. Laboratuvarda hali hazırda teknik olarak istenilen özelliklerde bir miktar üretmeyi başardılar. Sadece zikzak nanografen sentezi için basit bir yöntem bulmakla kalmamışlar aynı zamanda prosedürleri yüzde yüze yakın bir verim ile endüstriyel ölçekteki üretime de uygundur.
Öncelikle, FAU araştırmacıları, döngüselleştirme olarak bilinen bir işlem kullanarak daha sonra ise birkaç döngüde bir bal peteği oluşturmak için bir araya gelen ön molekülleri üretirler. Sonunda, grafen parçacıkları, kenarları zikzak deseniyle birlikte, dörtlü grafen peteklerin orta noktasını çevreleyen kademeli bal peteği sıralarından veya dört kollu yıldızlardan üretilir. Bu yöntem kararlı zikzak nanografen üretimi için uygun mudur? Açıklama, ürünün sentez sırasında bile doğrudan kristalleşmesi gerçeğine dayanır. Katı hallerinde moleküller oksijenle temas halinde değildir. Öte yandan oksidasyon, çözeltide yapıların hızlı bir şekilde parçalanmasına neden olur.
Bu yaklaşım bilim insanlarının büyük grafen parçaları üretmelerine izin verirken, şekilleri ve dış yüzeylerinin üzerindeki kontrollerini korur. Grafen araştırmalarındaki bu atılım, bilim insanlarının yakın zamanda çeşitli ilginç nanografen yapıları üretebilmeleri ve araştırabilmeleri gerektiği anlamına geliyor; bu da nanoelektronik bileşenlerde malzemeyi kullanabilmek için çok önemli bir adım.
Kaynak : sciencedaily.com
