Geleceğe Yön Verecek Süper Malzeme: Grafen

Grafen yani “süper malzeme” bilim dünyasında son zamanlarda birçok bilimsel gelişmeye yön veren bir madde olsa da ismini duymamış olabilirsiniz ancak grafit dediğimde kimya derslerinden aşina olduğunuz kalem ucu olarak bilinen maddeyi hatırlayacaksınız. Grafen de grafitin iki boyutlu hâlidir. Peki bir maddenin 3 boyutlu hâli basit bir tabirle kalem ucu olarak kullanılırken 2 boyutlu hâli bilim dünyasına nasıl yön verebiliyor?

Evrende karşılaştığımız tüm maddelerin hemen hemen hepsi 3 boyutludur. Grafenin özellikleri de karbonun üç boyutlu düzeni olan grafitten çok farklıdır. Grafen keşfedilen ilk 2 boyutlu kristaldir ve grafen hakkında yapılan araştırmalar malzemelerin iki boyutlu düzende nasıl özellikler gösterdiğini tahmin etmemizde oldukça yararlıdır.

Bildiğiniz gibi karbon atomlarının farklı dizilişleri sonucu farklı maddeler oluşur. Grafen de tıpkı elmas ve grafit gibi karbon allotropudur. Grafen, karbon atomlarının iki boyutlu bal peteği düzenidir.

Rus bilim insanları Andre Geim ve Konstantin Novoselov grafeni keşfetmelerinin bir sonucu olarak 2010 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanmışlardır.

Peki, Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen süper malzemenin süper özellikleri nelerdir?

Süper Özellikler

• Grafen tek atom kalınlığında bir malzemedir. Ancak aynı kalınlıktaki çelikten yaklaşık 200 kat daha güçlüdür, dünyanın en kuvvetli maddesidir.
• Elektriği bakırdan daha iyi iletir, mükemmel bir iletkendir.
• Tüyden bile hafif bir malzemedir ancak elmastan çok daha serttir.
• Saydam olmasının yanı sıra dünyada elde edilen en ince nesnedir.
• Bükülebilir bir maddedir ve böylelikle istenilen her şekil oluşturulabilir.

Bilim insanları grafen konusunda daha yolun başında olsalar da grafenin günümüzdeki kullanım alanları nelerdir?

Kullanım Alanları

• Bataryaların ultra hızlı şarj edilmesinde
• Güçlü ve dengeli spor aletleri üretilmesinde (tenis raketi gibi )
• Radyoaktif atıkların daha kolay temizlenebilmesinde
• Hızlı flash hafızalarda
• Grafen temelli güncellenebilen elektronik kağıtlarda
• Küçük ve verimli biyosensör cihazlarda
• Su geçirmeyen kıyafetlerde
• Daha sağlam ve hafif uçaklarda
• Dokunmatik ekranlarda
• Doku yenilenmesinde yardımcı malzemelerde
• Tuzlu suyu, içilebilir suya dönüştürmede
• Doğrudan vücuttaki nöronlara bağlanabilen biyonik cihazlarda

grafen kullanılır.

Bitirirken, grafen sanılanın aksine bulunması zor olan bir madde değildir. En basit şekilde örnek vermek gerekirse kurşun kalemlerin içindeki grafit, grafen tabakalarının üst üste gelmesiyle oluştuğundan kurşun kalemle bir kağıda çizgi çektiğinizde birçok grafen katmanı elde edebilirsiniz. Hem kolay bulunabilir olması hem de ucuz olması grafenin bilim dünyasına bu kadar çok katkıda bulunmasına sebep olurken yeni bilimsel buluşlara da umut kaynağı oluyor.