Grafenin keşfi, gelişimi ve çeşitli alanlardaki potansiyel kullanımları
Grafen, altıgen bir kafes modelinde düzenlenmiş tek bir karbon atomu tabakasıdır. İlk olarak 2004 yılında Manchester Üniversitesi’nden iki fizikçi olan Andre Geim ve Konstantin Novoselov tarafından keşfedildi. Çığır açan çalışmaları nedeniyle 2010 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldüler.
Grafenin keşfi, mekanik pul pul dökülme adı verilen basit bir teknik kullanılarak yapıldı. Bu, kurşun kalemlerde bulunan malzeme olan bir grafit yığınından karbon atomu katmanlarını soymak için Scotch bandın kullanılmasını içerir. Bu işlemi birçok kez tekrarlayarak, araştırmacılar yalnızca bir atom kalınlığında grafen pulları üretebildiler.
Keşfedildiğinden bu yana, grafen olağanüstü özellikleri nedeniyle yoğun araştırma ve geliştirme konusu olmuştur. Grafenin en dikkate değer özelliklerinden biri olağanüstü gücüdür. Çelikten 100 kat daha güçlü olan 130 gigapaskal çekme mukavemeti ile şimdiye kadar test edilen en güçlü malzemedir.
Grafenin bir diğer dikkat çekici özelliği ise elektriksel iletkenliğidir. Elektronların içinden çok yüksek hızlarda hareket edebildiği oldukça iletken bir malzemedir. Bu, transistörler ve güneş pilleri gibi elektronik cihazlarda silikonun potansiyel bir ikamesi olmasını sağlar.
Grafen ayrıca diğer alanlarda da birçok potansiyel kullanıma sahiptir. En umut verici araştırma alanlarından biri de enerji depolama alanıdır. Grafenin, enerjiyi çok hızlı bir şekilde depolayabilen ve serbest bırakabilen cihazlar olan piller ve süper kapasitörler yapmak için mükemmel bir malzeme olduğu bulunmuştur.
Grafenin tıp alanında da yararlı bir malzeme olduğu bulunmuştur. Vücuttaki hastalık belirteçlerini tespit edebilen biyosensörler gibi yeni tip sensörler oluşturmak için kullanılmıştır. Grafenin ayrıca ilaç dağıtım sistemleri oluşturmak için yararlı bir malzeme olduğu bulunmuştur.
Ek olarak, Grafenin su filtrasyonu ve tuzdan arındırma alanında da yararlı olduğu bulunmuştur. Küçük gözenek boyutu ve yüksek yüzey alanı nedeniyle sudaki safsızlıkları gidermek için ideal bir malzemedir.
Sonuç olarak, 2004 yılında Andre Geim ve Konstantin Novoselov tarafından grafen keşfi, dikkat çekici özellikleri nedeniyle geniş bir alanda araştırma ve geliştirme patlamasına yol açmıştır. Potansiyelini tam olarak gerçekleştirmek için hala çok iş yapılması gerekse de, bu devrim niteliğindeki malzeme için gelecek parlak görünüyor.
şu anda araştırılmakta olan veya halihazırda geliştirilmiş olan birkaç özel grafen uygulaması şunlardır:
Elektronikte grafen: Grafenin yüksek iletkenliği ve şeffaflığı, onu dokunmatik ekranlar, LCD’ler ve OLED’ler gibi elektronik cihazlarda kullanım için umut verici bir malzeme haline getiriyor. Grafenin yüksek hareketliliği, onu transistörlerde ve diğer elektronik bileşenlerde kullanım için iyi bir aday yapar.
Enerjide grafen: Grafenin yüksek yüzey alanı ve iletkenliği, onu piller ve süper kapasitörler gibi enerji depolama cihazlarında kullanım için ideal bir malzeme haline getirir. Araştırmacılar ayrıca, verimliliklerini potansiyel olarak artırabileceği için güneş pillerinde grafen kullanmayı da araştırdılar.
Kompozitlerde grafen: Grafenin yüksek mukavemeti ve hafif yapısı, onu kompozit malzemelerde kullanım için umut verici bir malzeme haline getirir. Araştırmacılar, diğer şeylerin yanı sıra güçlerini ve iletkenliklerini geliştirmek için grafeni plastik ve kauçuğa dahil etmeyi araştırdılar.
Tıbbi uygulamalarda grafen: Grafen, sensörler ve ilaç dağıtım sistemleri gibi tıbbi uygulamalarda kullanım için araştırılmıştır. Yüksek iletkenliği ve biyouyumluluğu, onu biyosensörlerde ve diğer tıbbi cihazlarda kullanım için umut verici bir malzeme haline getiriyor.
Su arıtmada grafen: Grafenin küçük gözenek boyutu ve yüksek yüzey alanı, onu su filtrasyonu ve tuzdan arındırma için mükemmel bir malzeme yapar. Ağır metaller ve bakteriler gibi safsızlıkları sudan çıkarabildiği ve kirlenmiş suyu temizlemek için umut verici bir çözüm olduğu bulunmuştur.
Havacılık ve otomotivde grafen: Grafenin yüksek mukavemeti, düşük ağırlığı ve iletkenliği, onu havacılık, otomotiv ve ulaşım uygulamaları için harika bir aday haline getiriyor. Hassas parçaları ısıdan ve aşınmadan korumak veya sensörler için iletken bir tabaka sağlamak amacıyla kaplama olarak kullanılması örneklerden bazılarıdır.
