Kimyagerler Dar Grafen Şeritleri Isı ve Işık Kullanarak Sentezliyor

Fotoğraf: UCLA Kimya profesörü ve takımı tarafından hazırlanan grafen nanoşeritlerin moleküler yapısının ilüstrasyonu

Parlak, kırılgan ve yaygın olarak yarıiletken yapımında kullanılan silikon; günümüz elektronik biliminin ana bileşenidir. Fakat elektronik cihazlar küçüldükçe, onların içine sığan ufak silikon bileşenler yaratmak daha zorlu ve daha pahalı hale gelmiştir.

Şu an, UCLA (Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi) kimyagerleri, birçok bilim adamının bir gün elektronik cihazları güçlendireceğine inandığı yeni nesil grafen nano bantları üretmek için yeni bir yöntem geliştirdi.

Bu araştırma Journal of the American Chemical Society(Amerikan Kimya Topluluğu Dergisi)’ de yayınlandı.

UCLA’ da kimya profesörü olan araştımanın başyazarı Yves Rubin “Nano bantlar grafenin sadece birkaç karbon atomu genişliğinde olan oldukça dar şeritleridir. Bir bant aralığına sahip oldukları için kullanışlıdırlar, bu da elektronların elektrik akımı oluşturmak amacıyla kendilerine akması için ittirilmesi gerektiği anlamına gelir.” diyor.

Yves Rubin “Bant boşluğuna sahip olmayan bir malzeme elektronların engellenmeden akmasına izin verir ve mantık devresi oluşturmak için kullanılamaz.” dedi.

Rubin ve takımı ultraviyole ışına ve 600° sıcaklığa dayanan basit bir reaksiyon kullanarak grafen nano şeritleri molekül molekül oluşturdular.

Aynı zamanda UCLA’daki Kaliforniya Nanosistem Enstitüsü üyesi olan Rubin “Bunu bir başkası yapamadı, ancak endüstriyel ölçekte bu molekülleri inşa etmek isteyen biri olursa, önemli olacaktır.” dedi.

Bu proses; grafen nanoşeritleri oluşturmak için, bir tanesi karbon nanotip olarak bilinen grafenin açık borularını kesmeyi içeren, mevcut diğer yöntemlerden daha iyisini yapmaktadır. Kesin olmayan bu yaklaşım tutarsız boyutlarda şeritler üretmektedir –Nanoşeritlerin bant boşluğu değeri onun genişliğine bağlı olduğundan bir problem olduğunu söylüyor Rubin.

Nanoşeritleri oluşturmak için, bilim insanları dört farklı renksiz molekülün kristallerini büyütmeye başladılar. Bu kristaller molekülleri tepki vermek için mükemmel yönelime kilitlediler ve ekip daha sonra molekülleri, karbon ve hidrojen atomlarının tekrar eden birimlerinden oluşan büyük yapılar olan  polimerlere  dikmek için ışık kullandı.

Bilim insanları sonra parlak, koyu mavi polimerleri sadece argon gazı barındıran bir fırına yerleştirdiler ve 600° ye kadar ısıttılar. Bu ısı, nanoşeritlere son şekil (karbon atomlarından oluşan altıgen halkalar ve şerit kenarlarındaki hidrojen atomları)lerini veren bağların son bağlarının biçimlenmesi için polimerelere gereken destek enerjiyi sağladı.

“Esasında polimerleri kömürleştiriyoruz, fakat bunu kontrollü bir şekilde yapıyoruz.” diyor Rubin.

Yaklaşık bir saat süren bu proses, yalnızca sekiz karbon atom genişliğinde ancak binlerce atom uzunluğundaki grafen nanoşeritleri verir. Bilim insanları, farklı dalga boylarında ışık saçarak koyu siyah renkte ve parlak olan nanoşeritlerin moleküler yapılarını teyit ettiler.

Rubin “Biz hangi dalgaboyundaki ışığın absorplandığına baktık. Bu, şeritlerin yapısının ve bileşiminin imzasını açığa çıkarıyor.” dedi.

Araştırmacılar bu proses için patent başvurusunda bulundular.

Rubin ekibin şuanda nanoşeritlerin nasıl daha iyi yönetileceği üzerinde çalıştıkların ifade etti. Şeritler birleşmeye meyilli olduklarından zorlu bir iş.

Rubin; şu an onların tel yığını olduğunu söylüyor. “Bir sonraki adım her nanoşeriti birer birer işleyebilecek.”

Kaynak: sciensedaily.com