Karbin: Karbonun Alışılmadık Bir Biçimi
Karbinin hangi fotofiziksel özellikleri var? Bu, Almanya’da Friedrich-Alexander Üniversitesi (FAU), Kanada’da Alberta Üniversitesi, İsviçre’de École Polytechnique Fédérale de Lausanne’daki bilim adamları tarafından yürütülen bu alışılmadık karbon biçiminin daha iyi anlaşılmasına yol açan araştırmanın konusuydu. Araştırmanın bulguları Nature Communications dergisinin son sayısında yayınlandı.
FAU’da Fizikokimya Bölüm başkanı Prof. Dr. Dirk M. Guldi “Karbon, elementlerin periyodik tablosunda çok önemli bir statüye sahiptir ve çok sayıda kimyasal bileşik oluşturabilmesinden dolayı yaşamın tüm temel formlarını oluşturur” diye açıkladı. “Karbonun en çok bilinen örnekleri üç boyutlu grafit ve elmastır. Ancak, ayrıca iki boyutlu grafen, bir boyutlu nanotüpler ve sıfır boyutlu nanotanecikler gelecekte elektronik uygulamalar için yeni fırsatlara yol açıyor.”
Sıradışı Özelliklere Sahip Materyaller
Karbin karbonun bir modifikasyonudur, bir allatropu olarak bilinir. Sentetik olarak üretilir, tek ve çok uzun zincirli karbon atomlarını içerir ve son derece ilginç elektronik ve mekanik özelliklere sahip bir malzeme olarak kabul edilir. Ancak EPFL’den Prof. Dr. Clémence Corminboef, karbonun karbin formunda yüksek derecede reaktif olduğunu ve çok uzun zincirlerin ekstrem şekilde kararsız olduğundan karakterize edilmesinin çok zor olduğunu vurgulamıştır.
Bu gerçeğe rağmen, uluslararası araştırma takımı zincirleri dolaylı yoldan karakterize etmeyi başardı. Prof. Dr. M. Guldi, Prof. Dr. Clémence Corminboef, Prof. Dr. Holger Frauenrath ve Prof. Dr. Rik R. Tykwinski liderliğinde araştırmacılar karbinin fotofiziksel özelliklerine ilişkin mevcut varsayımları sorguladılar ve karbinin özellikleri hakkında yeni bir anlayış kazanılmış oldu.
Araştırma sırasında takım başlıca oligomer yapıda olan karbinlere odaklandı. Prof. Dr. Holger Frauenrath “Belirli uzunlukta karbin zincirleri üretebilir ve uçlarına atomlar eklenmiş bir tür tampon kullanarak bunları ayrışmadan koruyabiliriz. Bu sınıftaki bileşikler verimli kimyasal kararlılığa sabittir ve oligon olarak bilinirler” şeklinde açıkladı.
Optik Bant Boşluğunun Kullanılması
Araştırmacılar özellikle, değişen simetrilere sahip ve 24’e kadar ulaşabilen tekli ve üçlü bağları olan iki dizi oligon ürettiler. Spektroskopiyi kullanarak, ilgili moleküllerin etkisizleştirme süreçlerini ışıkla uyarmadan tam gevşemeye kadar takip ettiler. Prof. Dr. Rik R. Tykwinski “Böylece oligonların bütün etkisizleştime sürecindeki mekanizmayı uyarılmış halden temel ilk haline kadar belirleyebildik ve elde ettiğimiz veriler sayesinde karbinin özellikleri hakkında tahmin yürütebildik.” şeklinde sonuçlandırdı.
Önemli bulgulardan biri optik bant boşluğunun daha önce varsayılandan çok daha küçük olmasıdır. Bant boşluğu yarı iletken fiziği alanından bir terimdir ve kristallerin, metallerin ve yarı iletkenlerin elektriksel iletkenliğini tanımlar. Prof. Guldi’ye göre bu çok büyük bir avantajdır çünkü “Bant Boşluğu ne kadar küçük olursa elektiriği iletmek için gereken enerji o kadar az olur.” Örneğin mikroçiplerde ve güneş enerjisi hücrelerinde kullanılan silikon bu önemli özelliğe sahiptir. Karbin üstün fotofiziksel özelliklerinden dolayı gelecekte silikon ile birlikte kullanılabilir.
Kaynak: sciencedaily.com
