Elektriği Direnç Göstermeden İleten ‘Mucize’ Madde: Grafen

Tabiatta bulunan her unsur elektriğe karşı farklı dirençler gösterir. Atomların ve moleküllerin çeşidine ve dizilişine nazaran değişen bu direnç ölçüsü, elektriğin ne kadar süratli ya da yavaş iletileceğini de belirler. Direnci en düşük olan unsurları de elektronik devrelerde kullanırız. Bakır ve altın ise elektriğe karşı en az direnç gösteren, yani en kolay ileten iki unsurdur. 

Bilim kişilerinin hayali ise elektriği dirençsiz bir formda iletmek. Bu hayal epey ütopik görünse de yapılan son araştırmalara nazaran mümkün. Süperiletken dediğimiz kişisel gereçler standartlaştığında elektriğe dair pek çok şeyin tarifini da değiştirebileceğiz.

Bugün bilim yerküresinin gündeminden artık kolay kolay düşmeyecek “grafen” isimli hususa yakından bakıyor. Olabilecek en olağan biçimde şimdiden onun neden “sihirli” unsur olarak anıldığına dair gözlem yapıyoruz. 

1. Grafen’in ağabeyi grafit. Bir diğer deyişle, kurşun kalem!


Kurşun kalemlerimizin içindeki siyah husus ya da uçu kalemlerimize taktığımız ince uzun uçlar, grafit ismi verilen kimyasal bir husustan üretiliyor. Grafit ise karbon atomlarının üç boyutlu olarak düzenlenmesiyle oluşuyor. Altıgen formunda bağlanan atom katmanları üst üste dizilince grafiti oluşturuyorlar. Grafit katmanlarından yalnıza birisini aldığınızda ise grafen isimli mucizevi maddeyi elde ediyorsunuz. 

2. Tek bir atom kalınlığında olan tuhaf husus:


Grafenin kalındığı sadece bir karbon atomu kadar, yani iki boyutlu bir düzlem. Birbirlerine altıgen biçimde bağlanmış atomlardan oluşan bu düzlem epey tuhaf. İnce, bu kadar nizamlı bir gereç yok. Süperiletkenler konusunda en umut vaat edici gelişmeler de grafen ile birlikte yaşanıyor. Nasıl olduğunu anlamak için devam edelim.

3. Hem yalıtkan hem de iletken olan unsur: Bükülmüş grafen


Bilim kişiler bir grafen tabakasının üzerine bir öteki grafen tabakasını hususî bir açıyla yaklaştırdıklarında ve malzemeyi mutlak sıfıra kadar soğuttuklarında farklı bir şey fark ettiler. Bu kişisel açılı bükme süreci sonucunda iki grafen tabakasının özellikleri kökten değişti. Katmanlar evvel bir yalıtkan, akabinde da süperiletken oldular. Hem yalıtkan, hem de iletken olabilen bir husus...

Bir grafen tek başına elektrik iletimi için yalıtkan seviyede verimliyken, yani elektriğe karşı büyük direnç gösterirken, iki grafen katmanı bir araya geldiğinde süperiletken ortaya çıkıyor. Tek yapılması gereken o sihirli açıyı tutturmak. 

4. Ucuz, çok ucuz elektrik...


Olağan koşullarda süperiletken hususları kullanmak için yüksek soğukluk ya da yüksek sıcaklık pahaları gerekiyor. Grafen tabakalarında ise oda sıcaklığında süperiletken koşullar oluşturulabiliyor. Yani akıllı telefonlarımızda, bilgisayarlarımızda süperiletken materyalleri kullanmamız mümkün olacak. Yani daha süratli ve çok çok daha stabil cihazlara sahip olacağız. 

Gayri taraftan süratli trenlerin yaygınlaşması da kolaylaşabilir. Çünkü bildiğiniz ulaşımda da süperiletken materyalleri kullanmak mümkün. Grafen ise bu tahlilleri teoriye nazaran nispeten ucuz, üretilebilir ve yaygınlaşmaya müsait bir duruma getiriyor.

Dahası grafen katmanları sayesinde elektrik kuvvetinin aktarımı de kolaylaşacak. Direnç nedeniyle kaybedilen elektrik gücü tasarrufa sunulabilecek. Yüksek verimli ve daha ucuz elektrik gücü dağıtılabilecek. Tüm bunlar şimdilik ilmî birer beklenti. Fakat unutmayın Nikola Tesla da bir bilim kişisiydi ve şu an onun hayallerinde yaşıyoruz.

5. Bükülmüş grafeni denetim etmek, bir odada ışık açmak kadar kolay:


MIT’de yapılan araştırmalara nazaran, grafen katmanlarının bükülmesiyle elde edilen açıyı değiştirmek için bir düğmeye basmamız ehil olacak. Düğmeyi kapatınca yalıtkan, tekrar basında süperiletken olan bükülmüş grafen, aslında beklenen de işlevsel tahliller sunuyor. Yapısıs binaenaleyh son kullanıcıya da epeyce iyi çıktılar verebiliyor. 

Fizikçiler, bu içerikte derleyip basitleştirdiğimiz malumatların üzerine sayısız teoriyi araştırıyorlar. Velev fizik yerküresinde grafeni araştırmak üzere hayatını adayacak bilim beşerlerine muhtaçlık duyulduğu aşikar. Grafen, son 1 yıldır sık sık gündeme gelerek, yesyeni bir ilmî araştırma alanı olduğunu kanıtladı. 

O araştırmaların sonuçlarını teknolojik gelişmelerle gözlemlemek de mümkün olacak.