Geleceğin Başrolü Grafende

Çağları isimlendirirken insanlığı etkileyen evrensel nitelikli olaylardan yola çıkılır. Bundandır ki tarih öncesi çağlarda bazı maddelerin bulunuşu ve kulanılması, o çağı o madde ile nitelememiz için yeterli bir sebeptir. Binlerce yıl önce adını çağlara yazdıran tunç, demir, taş ve bakır ne anlama geliyorsa günümüzünde grafen de bu iddiayı taşıyor diyebiliriz. Çağımıza ismi verilir mi bilmem ama sebep olduğu yeniliklerle büyük yankı uyandıracağı kesin. Gelin bi bakalım, nedir bu grafen?

Grafenin Yapısı ve Özellikleri

Evrende en çok bulunan dördüncü element olan karbon, dünya hayatının temellerini oluşturur. Bu elementin farklı geometrik şekillerde bir araya gelmesiyle karbonun allotropları meydana gelir. Elmas ve grafit gibi grafen de bir karbon alotropudur. Grafen, karbon atomlarının bal peteği gibi altıgen şeklinde dizilmesi sonucu oluşan tek katmanlı bir maddedir. Yalnızca bir atom yüksekliğinde olduğundan iki boyutlu kabul edilir. Bu onu dünyanın en ince malzemelerinden bir yapar. Birim ağırlığı başına düşen yüzey alanı aşırı yüksektir ve bu sayede 1 gram grafenle büyük bir futbol sahası kaplanabilir.

Ve bir grafen tabakasıyla bir fil taşınabilir.

Kurşun kalem adını verdiği kurşundan değil grafitten üretilir. Grafit ise birçok grafen yüzeyinin üst üste gelerek birbiriyle zayıf bağ yapmasıyla oluşur. Kurşun kalem, katmanlarına ayrıldığında grafeni elde etmek mümkündür. Yani biz de kalemle bir çizgi çektiğimizde, farkında olmadan grafen demetleri oluşturuyormuşuz da haberimiz yokmuş.

Çelikten 200 kat daha güçlü bir yapıya sahiptir. Isıyı elmastan iki kat daha hızlı iletebilidiği gibi elektriği de %100’e yakın bir verimle iletebilir. Yansıyan ışığın yalnızca %2,3’ünü soğurduğu için transparan özelliktedir. Elektron hareketleri silikondan yüz kat daha hızlıdır ve oldukça esnektir. Tüm bu nitelikleriyle kendisine mucizevi madde denilmesine şaşırmamak gerek.

Basit Bir Teknikle Nobel Ödülü Kazanmak

2004 yılında Manchester Üniversitesi’nden Andre Geim ve Konstantin Novoselov grafeni gözlemlemenin çok kolay bir yolunu keşfettiler. Bir grafit kristali alarak masanın üzerine koyup üzerine bildiğimiz şeffaf bir bant yapıştırdılar. Bandı grafit yüzeyinden hızla çekerek grafitteki o tek tabakalı grafeni ayırmayı başardılar ve buna selobant tekniği ismini verdiler. Bu sayede grafeni inceleyip tüm karakteristik özelliklerini belirlediler. 2010 yılında ise “grafen isimli iki boyutlu materyal üzerinde yaptıkları çığır açan deneyleri için” Fizik dalında Nobel Ödülü’ne layık görüldüler.

Hayatın Her Köşesinde Grafene Rastlamak

Tüm üstün özellikleri üzerinde toplayan grafen, birçok alanda karşımıza çıkacak. Bu malzemeyle her şey mümkün dersek hiç de yanlış olmaz. Elektronik, medikal, biyoteknoloji, otomativ ve inşaat sekterleriyle birlikte savunma ve uzay sanayiisinde kullanılarak geleceği şekillendirecek etkili bir nano malzeme olacağı tahmin edilmekte. Ne işe yarıyor, neyi değiştirecek derseniz gelin bi bakalım:

Elektriği hızla ilettiği gibi uzun süre tutabilen grafenle üretilen süperkapasitörler, bataryaların yerini alacak. Northwestern Üniversitesi araştırmacıları 15 dakika boyunca şarja takmanın bir hafta boyunca kullanım için yeterli olabileceğini test etmişler. Böylece pil ömrü sıkıntısı ortadan kalkacak gibi gözüküyor.

Grafenle esnek ekran üretimini kolaylaşması sebebiyle giyilebilir cihazlar gibi elektronik aletler üretilebilecek. Rice Üniversitesi profesörü James Tour ise bunu şöyle açıklıyor:

“Eğer grafen vaadettiklerini teknoloji alanında gerçekleştirirse, iPhone’unuzu rulo yapıp bir kalem gibi kulağınızın arkasında saklamanız mümkün olacak.”

Tıbbi incelemelerinin ve hastalık arama çalışmalarının en temel unsurlarından birisi DNA’nın birincil yapısını belirlemedir. DNA dizileme denen bu işlemde grafen kullanmak dizilemenin daha hızlı, güvenilir, tutarlı, hatasız ve ucuz olmasını sağlayacak.

Grafen vücut içerisinde bulunan iyonik sıvılarda yapısı bozulmadan kalabildiği için biyonik kulaklar ve biyonik gözler gibi birçok ürünün geliştirilmesi ve üretilmesi mümkün olacak.

Manchester Üniversitesinden Dr. Vijayaraghavan grafenin vücutla iletişime geçebilme potansiyelinin olduğunu Times dergisinde “grafen sensörler sinir sitemini tarayabilir ya da hücrelerinizle konuşabilir” diyerek açıklamıştır.

Grafenle kaplı uçakların üretilmesiyle birlikte gövdenin daha sağlam ve kurşun geçirmez olması, ağırlıkta ciddi azalmalar sayesinde daha uzun mesafelerin katedebilmesi, enerjiyi yüzeyde hızlıca dağıtarak yıldırım çarpması sonucu oluşan zararların engellenmesi mümkün olacak.

Grafenin yangın dayanımı, geçirimsizlik özelliği, kimyasal etki ve korozyona dayanıklılığı yeni binaların inşasında büyük katkı sağlayacak.

Grafen temelli güncellenebilen elektronik kağıtlar, akıllı kontak lensler ve su geçirmeyen kıyafetler üretmek, doku yenilenmesinde yardımcı malzeme olarak kullanmak, tuzlu suyu içilebilir suya dönüştürmek, radyoaktif atıkların daha kolay temizlemek artık daha kolay olacak.

Türkiye’den Büyük Bir Atılım: Grafen Üretim Tesisi

Türkiye’de Sanayi ve Teknoloji Bakanlığının teşvikleriyle önemli bir gelişme yaşandı. Nanografi firmasına yapılan destekle 30 Mart 2021 tarihinde Türkiye’nin ilk grafen seri üretim tesisi Ankara’da açıldı. 100 tonluk üretim kapasitesine sahip bu tesisle birlikte Türkiye, grafeni seri üretebilen 10 ülkeden biri haline geldi.

Grafenin adaptasyonu ve endüstriye girmesinin önünde bazı engeller bulunmakta: kaliteli grafen üretim maliyetlerinin yüksekliği ve üretimi sonucu çevreye bırakılan atık miktarı. Görünen o ki Nanografi Firması bu engelleri aşarak kendi geliştirdiği bir yöntemle ucuz ve çevre dostu bir üretim gerçekleştirecek.


KAYNAKÇA:

1, 2, 3 ve 4

Total
0
Shares
Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Önceki Yazı

İmbat Serinliği – Halikarnas Balıkçısı

Sıradaki Yazı

Kırmızı Pazartesi – Gerçek Bir Cinayetin Öyküsü

İlgili Yazılar