Deneyler Hidrojenin Grafene Nasıl Yapıştığını Ortaya Çıkarıyor
Fotoğraf: Bir hidrojen atomu grafen içindeki bir karbona hibritleşmesi için baskı yaparak bir dalga gönderir.
Grafenin yapısındaki iki boyutlu sp2 hibrit karbon atom tabakası, grafene benzersiz ve kullanışlı kimyasal, maddesel ve elektronik özellikler kazandırmaya yardımcı olur. Örneğin, karbonlara hidrojen atomları eklemek grafeni yarı-iletken hale getirerek bu özelliklerin gelişimini sağlar.
Yeni deneysel ve hesaplamalı deneyler, hidrojen atomları grafene çarptığında enerjinin bir tabakadan nasıl dağıldığını ortaya çıkarıp C — H bağ oluşumunu mümkün kılıyor.
Göttingen Üniversitesi’nden Alec. Max Wodtke ve Max Planck Biyofiziksel Kimya Enstitüsü, platin üzerindeki grafenlerin farklı davrandığını gözlemlediğinde metal yüzeylerden hidrojen saçılması deneyleri yapıyordu. O, hidrojen ve metal atomları bilardo topları gibi çarpışıyor diyor ancak hidrojen bir grafen karbonuna çarptığında sıçramaz, bir bağ oluşturur.
Wodtke’nin ortak çalışanı California Institute of Technology’den Thomas F. Miller III, neler olduğunu daha iyi anlamak için hesaplamalı modeller kullandı. Bir hidrojen atomu tarafından baskı yapıldığında grafen, enerjiyi iki şekilde dağıtır: tabakanın yukarı ve aşağı titreşimi ve darbe noktasından yüzey boyunca dışa doğru hareket eden bir şok dalgası.
İkincisi, Wodtke’nin açıkladığı gibi, etkilenen karbon, hidrojenle bir bağ oluştururken veya oluşturmaya çalışırken elektronik yapısını sp2‘den sp3‘e hibridizasyona değiştirdiği için komşu karbonların tepkisidir. Araştırmacılar, yalnızca yaklaşık 10 femtosaniye dayanan dalgalanmanın, 2 eV civarında, yüksek enerjide levhaya çarparken bile hidrojenin neden yapışabileceğini açıkladığını söylüyor. Önceki modellerde daha düşük yapışma olasılıklarını öngörülmüştü. Hidrojen yapışınca, Wodtke’ye göre, bunun nedeni, rehibrize karbonun geri tepme hidrojeni arkadan kovalayıp yakalamasıdır.
Grafen sistemini modellendiren Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden kimyager Bret Jackson, “Hidrojenin“ yapışma olasılıklarının belirli enerjiler ve insidans açıları için ölçülebildiği ilk şeydir ”diyor. Wodtke, bu çalışmanın, hidrojenin grafen ile nasıl etkileşime girdiğini daha iyi anlamak için uzun bir yolda bir adım olduğunu söylüyor.
Kaynak: acs.org
