Sünekliği Metal Kadar Olan İnorganik Yarı İletkenler
Fotoğraf : α-Ag2S yarı iletkeninin tabakalı yapısı
Yumuşak gümüş sülfür malzemesi esnek elektroniklerde kullanım alanı bulabilir.
İstenilen elektronik özelliklerini muhafaza ederken, birçok metalde olduğu gibi sünekliğe sahip bir yarı iletken Çin ve Almanya’daki araştırmacılar tarafından geliştirilmiştir. Esnek robot teknolojileri gibi alanlarda esnek elektronik uygulamalarının kullanışlı olabileceğini belirtmişlerdir.
Çoğu metal sünekliğinden dolayı ince teller halinde çekilebilirken, yarı iletkenler düşük iletkenliklerine bağlı olarak kırılgandırlar. Metal atomlarının dış kabuklarındaki elektronlar malzeme içerisine yayılan çok merkezli bağlar oluşturabildiklerinden dolayı yükün hareketini izin vermektedir. Yarı iletkenlerde bulunan iyonik veya kovalent bağlar elektronları yerinde tutarken hem yük akışını hem de malzemenin şekil değişimini kısıtlamaktadır. Normal şartlar altında çoğu yarı iletken %1 gerinimde veya daha altında kırılma göstermektedir. Fakat, Şangay’daki Çin Bilim Akademisi’nden Lidong Chen ve meslektaşları, yarı iletken bir malzeme olan α-Ag2S’nin, silikon benzeri bir elektronik bant aralığına sahip olmasına rağmen, birçok metal alaşımından daha sünek olduğunu bulmuşlardır.
Dresden’deki Max Planck Enstitüsü Katıların Kimyasal Fiziği’nden X-ışını spektrumlarını analiz eden ve kuantum kimyasal hesaplamalarını yürüten Juri Grin ve meslektaşları malzemenin karmaşık, katmanlı bir yapıyı benimsediğini göstermişlerdir. Fakat, gümüş atomlarının bir kısmı tabakalar içinde değil, kutuplaşmış şekilde olan üst ve alt katmanlardaki kükürt atomlarının çok merkezli bağları arasında düzensiz pozisyonlarda yer alırlar. Eğer kristal deforme edilirse gümüş atomları yerlerini değiştirebilir, böylelikle katmanların birbirine yapışması önlenirken kristalin şekil değiştirmesine izin verilir. Tabakalarının sadece Van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutulduğu grafen ve molibden disülfid gibi malzemelerin aksine, ara tabakanın ayrılması için gerekli olan enerji yetersizdir ve malzeme çok daha sünektir.
Araştırmacılar malzemenin kullanışlı birçok alanda kendini ispatlayabileceğine inanmaktadırlar. Örneğin Grin’e göre deri ile uyumlu, vücut ısısını kullanarak elektrik üreten termoelastik cihazlar üretilebilir. Daha geniş bir ifadeyle Grin, diğer benzer malzemeler için araştırmalara teşvik edebileceğini umut etmiştir. Bu iyonik göçe sahip birçok bileşik olduğunu fakat kimsenin bu konuyu araştırmaya karşı bir ilgisinin olmadığını belirtmiştir.
ABD Philadelphia Drexel Üniversitesi’nden Nano Malzeme Uzmanı Yury Gogotsi bu çalışmaları gayet ilginç bulmuştur. Gogotsi, yarı iletkenlerdeki plastik deformasyonun sadece mikroskobik seviyede gözlemlendiğini, fakat bu araştırmacıların makroskobik bir ingotun plastik deformasyonunu ortaya çıkardıklarını belirtmiştir. Teorik modelin mükemmel olabilmesi için geçirimli elektron mikrografisi gibi daha doğrudan deneysel kanıtlar olması gerektiğini söylemiştir. Gogotsi, plastik deformasyonun tersinir olmamasından ve istenilen yerde gerçekleşmemesinden dolayı esnek elektroniğin potansiyel uygulamalarından emin olamamaktadır. Yine de başka uygulamalar olabileceğini ve bunların bizi nereye götüreceğini zamanın belirleyeceğini belirtmiştir.
Kaynak : chemistryworld.com
