Siyah Fosfor Deaerasyona Uğramış Suya Etki Etmez
Siyah fosfor, yapısal olarak grafene benzeyen, olağanüstü elektriksel ve optoelektrik özelliklere sahip 2D bir materyaldir. Bununla birlikte, grafenden farklı olarak, siyah fosfor ayarlanabilir bir bant açma avantajına sahiptir. Bant aralığı, bir açma / kapama anahtarı gibi elektron akışını kontrol etmek için gerekli olan bir enerji bariyerine sahiptir. ‘Bant aralığı’ siyah fosfor katmanlarının sayısına bağlı olarak değişir. Katmanların sayısı ne kadar fazla ise, bant genişliği o kadar küçük olur. Bu özellik, yeni nesil nanoelektrik ve fotoelektrik cihazları ilginç kılar. Bununla birlikte siyah fosforun oksijen ve su için algılanan kararsızlığı hiç bu kadar dikkatle ele alınmamıştır.
IBS ekibi, siyah fosforun bozunma mekanizmaları üzerine önceki düşüncelerini sorgulamışlardır. Araştırmacılar bir takım farklı koşullar altında siyah fosfor numunelerini test etmişlerdir. Hava içeren su ile de-gazlı su arasında bir fark olup olmadığını kontrol etmişlerdir. De-aerated suda depolanan örneklerin fiziksel ve elektronik özelliklerinin bozulmadığını bulmuşlardır.
Siyah fosforun bozunmasında oksijenin rolünü daha da netleştirebilmek için, IBS araştırmacıları farklı oksijen izotopları (oksijen-18 ve oksijen-16) ile deneyler gerçekleştirmişlerdir. Oksijen-18 ile gaz, oksijen-16 ile su kullanılmıştır, böylece hasarın oksijenden, sudan veya her ikisinden kaynaklanıp kaynaklanmadığını tespit etmişlerdir. Sonuçlar, siyah fosfor ile reaksiyona girenin su değil oksijen olduğunu doğrulamıştır.
Dahası IBS araştırmacıları, önceki deneylerin aksine, siyah fosfor yüzeyinin aslında hidrofobik olduğunu keşfetmişlerdir. CMCM direktörü ve yazar Prof. Rodney Rouff, “Daha önce suyun siyah fosforla reaksiyona girebileceği düşünülüyordu, ancak bu deneyler sayesinde siyah fosfora zarar verenin su değil, oksijen olduğundan emin olabiliriz” diyor.
Rouff, “Su, tek başına bir hasar oluşturmaz. Çünkü siyah fosfor parçalarının yüzeyi bozulmamış bir molekül olarak absorbe edilir. Oksijen, bunun yerine iki oksijen atomuna ayrılır ve pulu oksitleştirir. Malzeme oksijen ile oksitlendiğinde su absorbe eder. Ruph, malzemeyi hidrofobik olandan hidrofiliteye dönüştüren daha kuvvetli bir malzemedir.” şeklinde açıklamalar yapmıştır.
Özetle; su (oksijence fakir olması nedeniyle) küçük değişiklikler meydana getirir; fakat oksijen bu 2D materyalin yapısını önemli ölçüde değiştirip, bozulmasını hızlandırmaktadır.
Bu sonuçlar, sulu çözeltiler ile temas gerektiren uygulamaları keşfetmek için yeni yollar açabilir: elektrokimya; kara fosforun eksfoliyasyon, dağılım ve dağıtımı için çözelti fazlı yaklaşımlar.
Kaynak : phys.org
