Singapur Ulusal Üniversitesi'nden (NUS) bilim insanları, daha önce imkansız olduğu düşünülen bir materyal yaratmayı başardı. Dünyanın ilk tek tabakalı şekilsiz filmi, bir atom kalınlığındaki bir materyal. Tek katmanlı şekilsiz karbonun (MAC) keşfiyle birlikte atomların şekilsiz katı cisimlerde tam olarak nasıl dizildiğine dair yıllardır süren tartışma da nihayete erebilir.
Çalışma, NUS Malzeme Bilimleri ve Mühendislik Bölümü Başkanı Profesör Barbaros Özyilmaz'ın yönetiminde yürütüldü. Malzemeyi oluşturan ve özelliklerini çalışan ekip, malzemenin olası uygulama alanlarını da araştırdı. Atomsal çözünüm görüntüleme Japonya ve Çin'den bilim insanları tarafından yapılırken teorik simülasyonlar ABD'deki Vanderbilt Üniversitesi'nden bilim insanları tarafından geliştirildi.
Profesör Özyılmaz, MAC ile birlikte tamamen şekilsiz malzemelerin tek atomik katmanlarda kararlı ve serbest olabileceğini kanıtladıklarını söylüyor. Şekilsiz malzemelerin teknolojik öneminin yüksek olmasına rağmen temel bilimler açısından yetersiz kavrandığına dikkat çeken Özyılmaz, araştırmayla birlikte atomların şekilsiz malzemelerde nasıl dizildiğinin ortaya çıkarılacağını belirtiyor. Bilim insanı, bu gelişmenin pillerde, yarı iletkenlerde, filmlerde ve daha birçok uygulamaya ticari olarak da uygulanabileceğine dikkat çekiyor.
Şekilsiz malzeme çalışmalarında iki karşıt grup bulunuyor. Birinci grup, malzemelerin tamamen düzensiz, rastgele yapılardan oluşabileceğini düşünüyor. Diğer grupsa, her zaman için rastgele düzensizlik tarafından çevrelenmiş nanometre boyutlarında bir düzen olduğunu iddia ediyor.
Yeni film plastik gibi deforme olabiliyor
Yeni MAC sentezi, ikinci argümandan yana gibi görünüyor. Araştırmacılar, nanometre boyutlarında gerilmiş ve bozulmuş altıgen şeklinde karbon halkaları parçaları gözlemlediler. Bu parçalar arasındaysa rastgele düzensizlik keşfettiler. Böylece MAC filmleri 5, 7 ve 8 elemanlı halkalar da içeriyordu.
MAC filmi, atomik boyutlardaki bir bulutun içine giren karbon içeren bir öncü gazın lazerle yakılması sonucu sentezlendi. Bu, karbon öncülerini herhangi bir katmanın yüzeyine çarptığında hayli reaktif ve enerjik bir türe dönüştürerek MAC filmi üretmelerini sağladı.
Düzensiz atomik yapısına rağmen, MAC'nin daha önceki tek katmanlı malzemelerden farklı özelliklere sahip olduğu belirtiliyor. Bunlardan birisi, MAC'nin plastik bir biçimde deforme olabilmesi. Böylece MAC'ler, esnetilerek başka düzensiz şekiller haline gelebiliyor ve o şekilde kalabiliyor. Bunu yapabilen başka bir tek katmanlı malzeme bulunmuyor. MAC ayrıca altın, bakır ve paslanmaz çelik gibi katmanların üzerinde de gelişebiliyor.
Bilim insanları MAC'nin çift boyutlu filmlere göre çok daha sağlam ve ucuz olacağını belirtiyorlar. MAC'nin üretildiği lazerli sentez de şu anda sanayide yaygın bir şekilde kullanılıyor.
