Grafen bir boyutlu devrimin simgesidir, ancak dikkate değer özellikleri ile  inanılmaz derecede ince tabakaları oluşturabilen tek bileşik değildir.

Artık karbonun kayda değer özellikleri hakkında bizi şaşırtacak çok az şey var, ama atomda (grafenin ince tabakasında) bazı basit inorganik bileşikler benzer potansiyelde yapılara sahiptir. Bunların arasında molibden-kükürt bileşiği molibden disülfür vardır.

İsminden de anlaşılacağı gibi MoS2 doğal olarak kendinden türeyen molibden’den molibdenit madenini oluşturur. Molibden disülfür sadece grafeni onun bir koluna yükseltmek için benzer bazı hilelere sahip değildir, ayrıca parlak gri renk vurgusu ile katı siyah kristali gibi grafit ile fiziksel benzerliklere de sahiptir. Bileşiğin doğasına rağmen, molibdenin izolasyonu ile 18. Yüzyılın sonlarında bulunmuştur. Mineral, grafit ve bazen de kurşun sülfür ya da galenit ile karıştırıldığı eski zamanlardan beri kullanılmıştır (Molibden kelimesi ise kurşun madeni olan molibdin’den gelmektedir).

Molibden disülfür katmanları

Molibden sülfürün en ince yapısı, kükürtün tabakalarının her iki tarafına bağlanmış ve molibden atomlarının merkez katmanı ile beraber sadece üç atom derinliğindedir. Bu haliyle 2011 de keşfedildi ve yakın zamanda silikon plaka üzerinde tabakaların büyümesine karşın tek bir katmanı soymak için  yapıştırıcı bant olarak kullanılan grafen gibi özgün bir biçimde üretildi. Bu incelik, saydam tabakalar etkileşimi sınırlandırır  ve birbirleri arasında kolaylıkla geçebilir,  400°C’ye kadar yüksek sıcaklıklara dayanabilme yeteneği ile mükemmel bir kuru yağlayıcı olarak molibden disülfürün küçük parçacıkları toz haline getirilir. Erime noktası 1185°C etkileyici bir sıcaklıktan bile yüksektir ancak 400°C’nin üstünde oksijensiz atmosferde olmasa da oksitlenmeye eğilim gösterir. Molibden disülfür ayrıca aşınma önleme etkisi vermek için daha geleneksel makina yağı yağlayıcı içine karıştırılır (buna sıklıkla hayvan ismi olan ‘Moly’ adı verilir).

Molibden disülfür hidrojenlenme ve kükürt gidermede kataliz olarak ortaya çıkmış olsa da en ilginç potansiyel rolü, madde tabakasının mükemmel bir yarı iletkene sahip olduğu elektronik alanlardır. Özellikle, olağandışı bant aralığına, madde içine kilitlenmiş elektronlar ve serbest şekilde davrananlar arasındaki enerji sıçramasına sahiptir. Molibden disülfür doğrudan bir bant aralığına sahiptir, bu; ince katmanlı transistörler üretmek için silikondan daha pratik olmakla birlikte, bileşiğin ışık kaynağı ya da foton detektörü kadar etkili olabilmesi Bileşiğin ışık kaynağı ya da foton detektörü kadar etkili olabilmesi ve ışığın fotonu emmesi ya da serbest bırakmasındaki aralık boyunca elektron atlamasının kolay olduğu anlamına gelir.

Geleneksel silikon bazlı elektroniklerin üretimi fiziksel sınırlamalara daha da yaklaşıyor ancak Ekim 2016’da, karbon nanotüpleri ve molibden disülfür ile yapılan şimdiye kadarki en küçük transistör olarak düşünülüyor. Transistörün aktif bölümü olan kapı, piyasadaki en küçük uygun silikon çip transistörlerdeki 20 nanometre genişliğinde kapı ile karşılaştırıldığında sadece 1 nanometre genişliğindeydi. Stanford araştırmacıları tek transistörlerden hareketle, molibden disülfür tabakalarının, silikon eşdeğerlerinden daha küçük ölçekte ve kullanışlı elektronik devrelerini yapmak için nasıl kullanıldığı göstermişlerdir. Bu madde için henüz erken olsa da, deneysel bir materyalden kitle pazar rakibine hızla geçiyor.

Molibden disülfürün saydam katmanlarının fiziksel özellikleri yalnızca gözlük ve pencereler içine yerleştirilen son derece ince transistörler yapmak için değil, ancak levha da esnektir, bu da; ekrana benzeyen kağıtlar, herhangi bir yere gidebilen güneş paneli,giyim ve daha fazlası içine yerleştirilebilen elektrik devreleri için molibden disülfürü bir seçenek haline getirir. Yapılar karbon gibi basit katmanlara sınırlandırılmaz, molibden disülfür nanotüp içeren fulleren(karbonun grafit ve elmas haricindeki allotroplarına verilen isim) yapılarını oluşturabilir. Tüm bunlar, deneysel yüksek performanslı lityum iyon pillerde elektrot olarak başarılı olacağa benziyor.

Paralel de ise molibden disülfür ilginç bir şekilde  deniz suyundan içilebilir su üretiminde filtre görevi gördüğünü ispatlıyor. Bir süre, ters osmoz olarak adlandırılan bir yöntem içinde tuz iyonlarının akışını engellemek ve su geçişi sağlamak için, gözenekli zar olarak grafen kullanılarak deneyler yönetilmiştir.2015 yılında bu rol için bir miktar ince film malzemesinin bilgisayar modellemesinden sonra, molibden disülfür bir grafen filtresi olarak yarısından fazlası kadar su ile başa çıkarak karlı çıktı. Bunun nedeni ise suyun geçişine izin veren gözeneklerin molibden tarafından çevrelenmeye eğilimli olması ve suyun gözeneğe doğru çekilmesi gibi görünür, bitişik kükürt atomları suyu ittiği sırada gözenekleri temizlemeye ve ileri doğru hareket etmeye teşvik eder.

Molibden disülfür, geleneksel yağlayıcı rolü ile 19. yüzyılın yağlı bez parçası hissine sahiptir ve yine de hiçbir şey tek katman uygulamalardan daha güncel olamazdı.Grafen ile ilgili kanıtlandığı üzere, molibden disülfür sadece maddenin temel özelliklerini değil, büyük ya da küçük geleceği olan bir bileşiği verebilen özgün yapıların göze çarpan yeteneklerini de gösterir.

Kaynak : chemistryworld.com

İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.
×
İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.