Alaşımların Negatif Başınç Yapısının Farklı Bir Yöntemle Elde Edilmesi
Fotoğraf : Mn (Se, Te) malzemelerinin teorik elektronik ve kristal yapıları
Fiziksel kimyanın belli başlı özelliklerinden bir tanesi malzemenin negatif basınç değerleri de dahil olmak üzere farklı basınç değerleri altında farklı kristal yapıları seçme eğilimidir. Fakat malzeme seslerini yeniden şekillendirmek için negatif basınç kullanma fikri deneysel olarak imkansızdır. Buna rağmen Amerikalı araştırmacılar alaşımları yalnızca negatif basınçlar altında kararlı olabilecek, saf bir malzeme yapısı içerisine yönlendirmek için bir teknik geliştirmişlerdir. Teknik daha önceleri elde edilmesi neredeyse imkânsız olarak düşünülen çeşitli yeni, potansiyel olarak kullanışlı olan malzemelerin sentezine olanak sağlayabilir.
Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ve ortak enstitülerin geliştirdiği zıt-sezgisel tekniğin arkasındaki itici güç, tercih edilen farklı yapılarla malzemenin birleştirilmesinin enerjik maliyetidir. İki malzemenin tek kristalli bir yapı oluşturması için, bu malzemelerden en az bir tanesinin kendisinin en düşük enerjisine sahip olmayan bir yapıya uyum sağlaması gerekmektedir. Karışım içerisinde malzemenin birinden sadece küçük bir miktar bulunmaktadır ve baskın olan malzeme yapıyı belirlemektedir.
Karışım daha eşit hazırlandığı zaman, en düşük enerji yapısı ilginç bir biçimde iki bileşen malzemenin yapısına da dönüşmez. Bunun yerine, üçüncü bir düşük yoğunluklu yapı baskın çıkar. Bunun sebebi atomların birbirlerinden uzaklaşarak aralarındaki etkileşimin zayıflamasıdır. Buna bağlı olarak atomları tercih ettikleri yapısal biçimden çekmek için gerekli olan enerjik maliyet azalır. Empa-İsviçre Federal Malzeme Bilimi ve Teknolojileri Laboratuvarları’ndan olan Sebastian Siol stabilizasyonu negatif basınç gerektiren yapıları stabilize etmenin başka bir yolunu bulduklarını belirtmiştir.
Tekniklerini göstermek için araştırmacılar, bir manganez (II) selenit ve manganez (II) tellurid alaşımının önceden rapor edilememiş düşük yoğunluğa sahip fazını öngörmüşlerdir. Reaktif magnetron püskürtme yöntemini kullanarak iki bileşenli malzemenin farklı oranlarda alaşımını sentezlemişlerdir. Bu durum yerleri değiştirilmiş atomların borosilikat bir altlıkta hızlandırmadan önce argon iyonlarını her bir bileşen malzemeden yapılan ayrı hedeflere doğru elektriksel olarak hızlandırmayı içeriyordu. Sonuç olarak elde edilen malzeme mekanik strese yanıt olarak elektrik yükü üretme kabiliyeti olan piezoelektrik malzemeler gibi ilgi çekici, potansiyel olarak faydalı özellikler ortaya koymuştur. Araştırmacıların şimdiki planı bu yöntemle sentezleyebilecekleri diğer yeni malzemeler hakkında araştırma yapmaktır. Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndan Andriy Zakutayev diğer II-VI veya III-V grup yarı iletkenlerini karıştırmanın iyi bir alan olduğunu ve halihazırdaki çalışmalarında bu tip teorik yaklaşımları araştırdıklarını belirtmiştir.
Rusya’daki Skoltech’ten teorik kimyacı Artem Oganov etkilenerek makalenin raporlarının mantıklı ve aslında beklendiği gibi tanımlanabilir olduğunu, şu anda insanların kullanışlı malzemeler yapmak için pratik bir tarif olduğunu konuştuklarını, bir yarı iletkenin yeni bir polimorfunu bulduğunuz zaman, farklı elektronik hareketleri, etkili kitleleri vb. gibi özellikleri bulabileceğinizi belirtmiştir. Temel olarak, bunun insanların halihazırda kullanabileceği malzeme paletini genişleteceğini, tamamen özgün olmadığını fakat son derece kullanışlı olduğunu eklemiştir.
Kaynak : chemistryworld.com
