Karbon atomlarının 2-boyutlu bir katman şeklinde birbirine bağlanarak, bal peteğini andıran geometriyi oluşturduğu yapıya grafen adı verilir. Grafen molekülü, yırtılmaya karşı yüksek direnç ve mükemmel ısıl iletkenlik gibi özelliklerin yanı sıra, kırılganlık ve süneklik gibi çelişkili, ancak çok özel niteliklere sahiptir. Dünya’nın önde gelen polimer araştırma merkezlerinden, Almanya Mainz’taki Max Planck Enstitüsü Polimer Araştırma Merkezi ve EMPA‘nın ortak çalışmasıyla, grafene benzeyen, belirli büyüklükte gözenekli yapıya sahip polimer sentezlendi.
Kendine has özelliklere sahip grafenin en çok ilgi çeken özelliklerinden biri alışılmadık elektronik davranışı ve yarı-iletken teknolojisinde silikonun yerini alma ihtimalidir. Grafen katmanlarının içinde bulunan belirli büyüklükteki boşluklar sayesinde, hususi elektronik nitelikler elde edilir. Bu sebeple, dünyada grafen ve grafene benzeyen yapılar üzerinde detaylı araştırmalar yapılmaktadır.
Max Planck ve EMPA’daki araştırmacılar ilk defa grafenin peteksi yapısına benzer, iyi tanımlanmış boşluklara sahip polimer sentezlediler. Gümüş yüzey (substrat) üzerinde gerçekleşen ve aşağıdan-yukarı (bottom-up) moleküler kendiliğinden kurulma (self-assembly) tekniğiyle ilerleyen kimyasal sentezde, fenil grupları kimyasal olarak tanımlanmış belirli bağlantı noktalarından kendiliğinden birleşerek, düzenli, 2-boyutlu ağsı yapıyı oluşturuyor. Bu sentez mekanizmasıyla, bir atom genişliğinde gözeneklere sahip ve iki gözenek arası 1 nanometreden küçük grafen yapısı oluşturuluyor. Fenil gruplarının birleşmesiyle oluşan bu makromolekül polifenilen olarak bilinir ve son yıllarda elektronik uygulamalarında dikkat çeken bir polimerdir. Bu çalışmada polifenileni doğrusal bir polimer olarak sentezlemek yerine, ağsı yapıda bir zincir elde edilmiş.
Bugüne kadar yaygın olarak kullanılan gözenekli grafen üretim metodu, kimyasal aşındırma ve litografi tekniğiyle gözeneklerin katman içine yaratılmasını içeriyor. Ancak, bu gözeneklerin malzeme içindeki dağılımı ve çözünürlüğü ne yazık ki mükemmel değil. Gözenek büyüklüğü en iyi ihtimalle birkaç atom büyüklüğünde çapa sahip olabilirken, gözenekler arası uzaklık kimyasal sentez yönteminde olduğu kadar birbirine yakın olmadığı gibi, düzenli ve kesin bir geometrik şekle de sahip olamıyor.
Grafene benzer polimerlerin sentezi, ve hatta kolay bir yolla yapılan sentezi, ileri düzey mühendislik ve teknoloji uygulamalarında büyük öneme sahip. Bu sayade, grafit adı verilen birçok katmandan oluşan kalın grafeni, ve grafenin sarılarak oluşturduğu karbon nanotüpleri polimer bazlı maddelerden oluşturmak belki de mümkün olacak. Polimer bilimine ve muhtemel polimer uygulamalarına yeni bir boyut getirecek bu çalışmanın nasıl ilerleyecegini zaman içinde göreceğiz.
Kaynak: ScienceDailiy (Kasım, 2009); EMPA İnternet Sitesi; Chemical Communications, 2009; (45): 6919
Polimer bazlı malzemelerin elektronik ve enerji uygulamalarında kullanıldığı diğer haberler için,
“Plastik Ağaçlar” Küresel Isınmaya Çare Olabilir Mi?
Polimer Güneş Pillerindeki Son Gelişmeler
Bu yazı toplamda 111, bugün ise 0 kez görüntülenmiş