2 Boyutlu Maddeler : Eğip bükmenize rağmen hiç kırılmayan bir telefon… Üstelik bu telefon , pamuktan hafif, saç telinden ince ve istediğiniz kadar esnetebildiğiniz bir şey olsun. Ya da sizin hastalıklarınızı söyleyen, tansiyon, nabız, şeker vs. gibi hayati öğelerinizi anlık tespit edebilecek akıllı bir giysiniz olsun. Ayrıca bu giysi gözle görülemeyecek kadar ince olup tüm vücudunuzu sarsın. Ama hiç bir şekilde üşümeyin. Bir de bu yetmezmiş gibi giysinizin desenini, rengini istediğiniz her şeyi o anda yalnızca bir düğmeye basarak değiştirebilin…
Süper Kuantum Bilgisayarlar ile yapay zeka derinleşebilecek!
-İnternete bağlanma yeteneği olan yüz biçimindeki akıllı gözlükler ve kontak lensler.
-Tamamıyla saydam güneş pilleri.
-Mikro Bataryalar -ki yalnızca birkaç saniye içinde şarj olabilecek!-
Hayal gibi olan bütün bu şeyler aslında hayal olmaktan çıkmak üzere.
Bu işi yapabilecek tek şey 2 Boyutlu Malzeme olacaktır.
Bizler 3 boyutlu bir dünyaya hapsolmuşuz… Zamanı da sayarsak, uzay-zamanı 4 boyut olarak algılıyoruz… Şu an en ileri teknolojiyi oluşturan iki boyutlu ya da bir diğer adıyla tek katmanlı malzemeler.
Örneğin 3 boyutlu bir malzeme önünüzde duruyor olsun. Elinizde de bu malzemeyi atom atom dilimleyebilecek kadar keskin bir bıçağınız olsun. Ve başarabilirseniz kesin bakalım!
İşte eğer siz bu malzemeden bir atomik katman kesebilirseniz. O kestiğiniz dilimdeki malzeme artık bir 3 boyutlu değil, 2 boyutlu malzemedir!
Grafen, diğer kristallerden farklı olarak sadece tek katman boyunca atomlardan oluşmaktadır, yani aslında grafen 2 boyutlu bir yapıdadır. Bu 2 boyutlu yapı, Grafen’e karakteristik birtakım yapısal, elektronik ve optik özellikler kazandırmaktadır.
Kurşun kalemlerin içindeki grafit (kurşun), grafen tabakalarının üst üste binmesinden oluşuyor.
Karbonun o 3 boyutlu haline, yani grafite nazaran, 2 boyutlu karbon yani grafen bambaşka elektriksel özellikler gösterebiliyor. Bunu kullanarak inanılmaz performansta transistörler, optik malzemeler yapılabilirken aynı zamanda dünyada keşfedilmiş gelmiş geçmiş en dayanıklı malzeme olduğunu da görüyoruz.
Yalnızca bir atom kalınlığındaki bu 2 boyutlu malzeme öyle dayanıklı ki, bir kurşunu bile geçirmiyor!
2014 yılında Novoselov ve çalışma arkadaşlarının Nobel aldığı konu olan Grafen hakkında ki düşünceleri şöyle:
“Kurşun kalemle yazı yazarken, grafen adı verilen çok çok ince pullar kağıda iz bırakırlar ya da dökülürler. Bunlar doğal ortamda oluşabilen katmanlı yapılar oldukları için kolaylıkla silinebiliyorlar. Biz de otomatik olarak oldukça ince katmanlara sahip olan bir materyal üretmenin, olağan dışı ama çok basit bir yöntemini bulduk.”
Konstantin Novoselov, yapışkan bir bant sayesinde grafitten bir katman koparmış ve daha sonra bu katmanı bir silisyum plakanın üzerine aktarmıştır. İşte bu grafendir! Materyal o kadar ince ki neredeyse 3. boyut gerçekliğini hiçe sayıyor!
Karbon atomlarının iki boyutlu altıgen bir yapıda dizilmiş bu formu, doğada iki boyutlu malzeme örneğini oluşturmasının yanı sıra, grafene olağanüstü özelliklerini de kazandırıyor. Elektronlar bu tek atom kalınlığındaki karbon tabakası içerisinde sanki hiç kütleleri yokmuşçasına hızlı hareket ediyorlar.
Dijital teknolojinin süper starı silikon silisyum, grafen ile karşılaştırıldığında bir kaplumbağa gibi kalıyor. Elektronların silikon silisyum içindeki hızları grafen içindeki hızlarına göre 100 kez daha yavaş.
Bilinen en ince malzeme olmasına rağmen aynı zamanda en güçlü malzeme. Isıyı en iyi ilettiği düşünülen diğer bir karbon allotropu olan elmas, grafenin keşfi ile tahtından inmiş durumda. Grafen şu anda bilinen en iyi ısı iletkeni!
Atomları çok sıkı bir şekilde dizilmiş olan grafen içerisinden en küçük atom (helyum atomu) dahi geçemiyor. Buna rağmen grafen kolayca esneyebiliyor ve değişik formlardaki bir çok malzemenin yüzeyine kolayca kaplanabiliyor.
İki boyutlu sık kafes yapısı grafenin teorik olarak mükemmel bir sensör olmasını sağlıyor
Bir takım teknolojik problemler çözülebilir ise grafenin kullanıldığı sensörler ile tek bir gaz atomunu tespit eden araçlar yapmak çok da olanaksız gözükmüyor.
Grafen vücut içerisinde bulunan iyonik sıvılarda yapısı bozulmadan kalabildiğinden dolayı biyolojik uygulamalar için de umut vaat eden bir malzeme. Biyonik kulaklar, biyonik gözler grafen teknolojilerinin geliştirilmesi ile mümkün olabilecek!
Laboratuvar ortamında elde edilmiş tek katmanlı malzemelerin diğer örnekleri arasında bor atomlarından oluşan borofen, germanyum atomlarından oluşan germanen ve bizmut atomlarından oluşan bizmuten sayılabilir.
Nanoteknoloji hayatımızın her alanına girmek üzere! Nano robotların, tamamıyla transparan telefonların ve bilgisayarların hatta metrolarda, otobüslerde, metrobüslerde incecik şeffaf gazeteleri okuyanlara rastlamamıza az kaldı… Gerçi toplu taşıma araçlarında gazete okuyan da kabulümüzdür şuan da. Hoş gazete gibi gazete de kalmadı ya neyse….
2 Boyutlu Maddeler ile ilgili videomuz aşağıda!
