Karbon, periyodik tablodaki 6. element, evrende en çok bulunan 4. element ve etrafımızdaki birçok şeyin yapı taşı.[1] Karbonu en özel kılan şey belki de dış kabuğunda 4 elektron bulundurması. Bu da dış kabuğunda 4 elektrona daha yer olduğu anlamına geliyor. Karbon bu 4 elektron boşluğu sayesinde hem kurşun kalemlerde kullanılan grafiti, hem de evrendeki en güçlü maddelerden biri olan elması ortaya çıkarabiliyor. Sadece bu iki materyal hakkında bile sayfalarca yazı yazabilecekken, neden grafen?
Öncelikle grafeni hiç duymamış olsanız bile, onu daha önce birçok kez gördüğünüzü söyleyeyim. Grafen kurşun kalemlerde kullanılan grafitin sadece bir katmanı. İlk kez 2004’de Manchester Üniversitesinde tek bir katman olarak elde edildi ve bunu sadece kurşun kalem, kâğıt ve yapıştırıcı bant kullanarak sizde evinizde yapabilirsiniz. Yapmanız gereken tek şey bir kâğıdı karalamak, yapıştırıcı bantla bu kâğıdın üstünden birkaç katman çekmek. Sonra bu bantların üstüne başka bantlar yapıştırarak bu katmanları teker teker, sadece tek bir katman kalana kadar azaltmak.
Evde bile elde edebileceğiniz bir materyal nasıl mı bu kadar önemli olur? Grafende her bir karbon atomu 3 farklı karbon atomuyla kovalent bağ kurup, petek şekli oluşturuyor. Boşta kalan tek elektron ise bu katmanın üzerinde veya altında serbest bir şekilde hareket edebiliyor. Grafendeki kovalent bağlar o kadar güçlü ki, grafeni bir kalem ile delmek isteseniz, 20000N gibi bir güç kullanmanız gerekli.[2] Bu yaklaşık olarak bir köpekbalığının uyguladığı güce denk geliyor. Ayrıca serbest elektron bulundurması, elektriği ve ısıyı iletebildiği anlamına geliyor. Hatta grafen elektriği, çoğu evde elektrik kablolarında kullanılan bakırdan bile daha iyi iletiyor. Tek bir atom genişliğinde olması ise grafeni esnek ve bükülgen yapıyor.
Grafen bu özellikleri sayesinde zaten neden bu kadar önemli olduğunu belli ediyor ama elektriği ve ışığı geçirip bükülgen olması, kırılmayacak telefon camlarında kullanılabileceği anlamına geliyor. Tatlı suyun kuraklıktan etkilendiği bu dönemlerde, tuzlu suyu arıtmak için çok daha çevreci yöntemlerde de grafenin ismi geçiyor. Bu gibi birçok alanda kullanılabilecek olan grafen, ucuz bir toplu üretim metodu bulunursa sanayide bir devrime yol açabilir.
Referanslar
[1] http://periodictable.com/Properties/A/UniverseAbundance.html
[2] https://physicsworld.com/a/graphene-has-record-breaking-strength/