Spintronik teknolojisi de günümüzde oldukça önem kazanmaya başlamıştır. Elektronların yüküne ek olarak sahip oldukları spinlerini de kullanmaya çalışan bu teknoloji günümüz bilgi depolama sistemlerinde hayati öneme sahip bulunmaktadır. Grafen nanoşeritlerin de sahip oldukları manyetik özellikler sayesinde spintronikte kullanım alanları doğmaktadır. Bilkent Üniversitesinden Salim Çıracı'nın spin durumlarının grafen şeritlerinde hapsolmasını öngören çalışmasına ek olarak Tuğrul Senger'in Hasan Şahin ile yaptığı çalışma Türk bilim adamlarının bu konudaki katkılarına örnek gösterilebilir. Ayrıca grafen nanoşeritleri Demir ve Titanyum atomları katkılanarak yarı metal özellik kazanabilmektedir. Belirli spin yönününde akım geçirip diğer yönde yalıtkan olan yarı-metal malzemeler de spintronik teknolojisinde önemli yere sahiptir.
Yapısı ve kullanım alanları[değiştir
Grafen nedir, ne işe yarar? İşte grafenin özellikleri
Grafen teknolojik ürünlerde kullanımı giderek artmasıyla ön plana çıkmaya devam ediyor. Geleceğin petrol ve doğalgazdan ziyade elektriğin üzerine kurulacağı göz önüne alınırsa grafen teknolojisinde ilerleyen kurumlar önemli avantajlar elde edecek.
Mucize madde Türkiye'de üretiliyor
GRAFEN NEDİR?
Grafen, karbon atomunun bal peteği örgülü yapılarından bir tanesine verilen isimdir. Periyodik tablodaki en ilginç elementlerden biri Karbon atomudur. Karbonun grafit (kurşun kalem, katı yağlayıcılar vb.) ve elmas gibi gündelik hayattan çok iyi bilinen allotroplarının yanında nanotüp ve fulleren gibi yeni sentezlenen formları da mevcuttur. Özellikle karbon nanotüpler ve C60 (fulleren) molekülleri ilk sentezlendikleri yıllardan günümüze kadar katı hal fiziğini son derece aktif araştırma alanları arasına girmiştir. Bal peteği kristal yapısında, sp2 melezleşmesi yapan; grafitin, nanotübün ve C60'ın ana yapıtaşı olan grafen ise ancak 2004 yılında sentezlenebilmiştir. İngilizce'de "Graphite" ve "ene" kelimelerinden türetilen "graphene" terimi türkçede grafen olarak karşılık bulmuştur. 2010 Nobel Fizik Ödülü, "iki-boyutlu grafen malzemesine ilişkin çığır açan deneyleri için" Andre Geim ve Konstantin Novoselov'a verilmiştir.
Bu sorunun cevabını vermeden önce biraz grafenden bahsedelim. Şimdiye kadar ismini pek fazla duymadığımız grafen en basit tabirle karbon atomlarının iki boyutlu baş peteği düzenidir. Evrende rastladığımız pek çok malzemenin neredeyse hepsi 3 boyutlu olduğu için grafen yapı itibariyle de önemli bir konumdadır. Hatta grafenin keşfi bile Rus bilim insanları Andre Geim ve Konstantin Novoselov’a 2010 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırmıştı.
GRAFENİN ÖZELLİKLERİ NELERDİR, NE İŞE YARAR?
Grafenin en önemli özelliği elektriği çok hızlı bir şekilde iletmesidir. Günümüzde elektronik devrelerde kullanılan ve elektriği çok iyi ilettiği bilinen bakırdan bile kat ve kat daha hızlı bir yapıdadır. İşin garip yani ise grafenin karbon temelli bir ametal olması. Bu da metal olmadan elektriğin iletilmesi söz konusunda grafenin önemini artırmaktadır.
Grafenin tek özelliği elektriği iyi iletmesi değildir. Şeffaf, güçlü ve esnek bir yapıda olan grafen minyatürize edilmiş elektronik malzemeleri üretmek için de kullanılabilir. Bu sayede ileride kolumuzdaki akıllı saatlerin dahi günümüz süper bilgisayarları kadar güçlü olması muhtemeldir.
kaynağı değiştir]
Karbonun bal peteği örgülü yapıları olan grafen, grafit, karbon nanotüp ve fulleren sp2 melezleşmesi nin ürünüyken elmas ise sp3 melezleşmesi ve dört-yüzlü ağ örgüsü ile öncekilerden farklı bir kategoride değerlendirilir. Grafen, iki boyutlu planar yapıların çok ender örneklerinden birisidir. Karbon atomları 1s ve 2p orbitallerinin birleşimi ile 120 derece açılı sp2 melezleşmesi yaparken boşta kalan pz orbitalleri de grafen malzemesine sıra dışı özellikler kazandırmaktadır.
Grafen yapısında karbon-karbon bağ uzaklığı yaklaşık olarak 1.42 Angstrom iken grafen tabakalarının üst üste gelmesi ile meydana gelen grafitte iki grafen tabakası arasındaki mesafe yaklaşık 3,35 Angstrom'dur. Grafendeki güçlü karbon bağları ona yeryüzündeki bilinen en sağlam malzemelerden biri olma özelliğini kazandırmıştır. Bununla birlikte grafitteki grafen katmanlar arasındaki bağlar oldukça zayıftır. Kurşun kalemi kağıda sürtünce bu zayıf bağlar kırılmakta ve kağıda yayılan grafen ve grafit tabakalar yazı izlerini oluşturmaktadır.
Karbon nanotüpler, C60 molekülleri ancak yapay yollarla sentezlenebilirken elmas ve grafit doğada serbest olarak bulunabilmektedir. Termodinamiksel hesaplamalara göre karbonun grafit fazı elmastan dahi daha kararlıdır. Fakat bunlara rağmen grafitin tek katmanlı hali olan grafen malzemesin sentezlenmesi 2004 yılına kadar gerçekleşememiştir. Hatta L. D. Landau ve R. Peierls gibi önemli fizikçiler grafen gibi iki boyutlu malzemelerin teorik olarak kararlı olamayacaklarını; bu kararsızlığın düşük sıcaklıklarda bile malzemenin dağılmasına yol açacağını öngörmüşlerdir. Grafenin kararlı yapısının altında yatan sebebin yüzeye dik termal dalgalanmalar olduğu düşünülmektedir.