Yeni Teknoloji Önemli Metallerin Daha Verimli Bir Şekilde Üretilmesini Sağlayacak
Fotoğraf: Minnesota Üniversitesi araştırmacıları, tungsten ve platin gibi inatçı, buharlaşması zor metallere karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının kombinasyonlarını ekleyerek, elementleri daha ucuz ve daha güvenli bir şekilde ince filmlere dönüştürebildiler.
Minnesota Üniversitesi Bilim ve Mühendislik Fakültesi araştırmacıları “inatçı” metal ve metal oksit gruplarının birçok elektronik, bilgisayar bileşeni ve diğer uygulamalarda kullanılan ince filmlere dönüştürülmesini sağlayacak daha ucuz, daha güvenli ve daha basit bir teknoloji buldular.
Araştırma, hakemli, çok disiplinli bir bilimsel dergi olan Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America – PNAS) yayımlandı.
Araştırmacılar teknolojiyi patentlemek için Minnesota Üniversitesi’nin Teknoloji Ticarileştirme Ofisi ile birlikte çalıştı ve şimdiden endüstrinin ilgisini çekti.
Birçok metal ve bileşikleri, elektronik, ekran, yakıt hücreleri veya katalitik uygulamalar gibi teknolojik ürünlerde kullanılmadan önce ince film haline getirilmelidir. Bununla birlikte, platin, iridyum, rutenyum ve tungsten gibi elementleri içeren “inatçı” metallerin buharlaşması için aşırı yüksek sıcaklıklara (genellikle 2.000 °C’den daha fazla) ihtiyaç duyulduğu için ince filmlere dönüştürülmesi çok zordur.
Tipik olarak, bilim insanları bu metal filmleri püskürtme veya elektron ışını buharlaşması gibi teknikleri kullanarak sentezlemektedirler. İkincisi, yüksek sıcaklıklarda metallerin eritilmesi ve buharlaştırılmasından ve plakaların üzerinde bir filmin oluşmasına izin verilmesinden oluşur. Ancak, bu geleneksel yöntem oldukça pahalı olup çok fazla enerji kullanmakta ve kullanılan yüksek voltajdan dolayı tehlikeli olmaktadır.
Şimdi, Minnesota Üniversitesi araştırmacıları bu metalleri birkaç bin yerine 200 °C’den çok daha düşük sıcaklıklarda buharlaştırmanın bir yolunu geliştirdiler. Araştırmacılar, metallere organik ligandlar – karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının kombinasyonları – tasarlayarak ve ekleyerek malzemelerin buhar basınçlarını önemli ölçüde artırabildi ve daha düşük sıcaklıklarda buharlaşmalarını kolaylaştırdı. Yeni teknikleri sadece daha basit olmakla kalmıyor, aynı zamanda kolayca ölçeklenebilen daha kaliteli malzemeler üretiyor.
Araştırmanın kıdemli yazarı, malzeme sentezi uzmanı ve Minnesota Üniversitesi Kimya Mühendisliği ve Malzeme Bilimi (CEMS) bölümünde doçent doktor olan Bharat Jalan, “Yeni malzemeleri kolaylıkla ve kontrollü bir şekilde yapma yeteneği, yeni bir enerji ekonomisi çağına geçiş için esastır.” sözlerini söyledi. “Sentez bilimindeki inovasyon ile yeni teknolojinin gelişimi arasında zaten tarihi bir bağlantı var. Milyonlarca dolar çeşitli uygulamalar için malzeme üretimine gidiyor. Şimdi, atomik hassasiyette daha iyi malzemeler sağlayan daha basit ve daha ucuz bir teknoloji bulduk.”
Bu metaller, bilgisayar uygulamaları için yarı iletkenlerden görüntüleme teknolojisine kadar sayısız ürün yapmak için kullanılır. Örneğin platin, hem enerji dönüşümü ve depolaması için harika bir katalizördür hem de spintronik cihazlarda kullanım için aranmaktadır.
Minnesota Üniversitesi Kimya Mühendisliği Ve Malzeme Bilimi yüksek lisans öğrencisi, makalenin ilk yazarı ve bölümün Robert V. Mattern Bursu sahibi William Nunn şunları söyledi, “Metal bırakımının maliyetini ve karmaşıklığını düşürürken oksitler gibi daha karmaşık malzemelerin birikmesine izin vermek hem endüstriyel hem de araştırma çabalarında büyük bir rol oynayacaktır.” “Platin gibi bu metalleri biriktirmek artık daha kolay olacağından, bu inatçı metalleri içeren daha karmaşık malzemelere olan ilginin yeniden artmasını umuyoruz.”
Araştırma ekibinde Jalan ve Nunn’a ek olarak, Minnesota Üniversitesi Kimya Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Bölümü yüksek lisans öğrencileri Anusha Kamath Manjeshwar, Jin Yue, Tristan K. Truttmann ve doktora sonrası araştırmacı Anil Rajapitamahuni yer aldı.
Araştırma, öncelikle ABD Enerji Bakanlığı tarafından, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi ve Ulusal Bilim Vakfı’nın ek desteğiyle finanse edildi.
Kaynakça: newswise.com
