Elektrik bu basit bal peteği grafen yaprağı üzerinden çok hızlı akmaktadır. Bu sebeple grafen doğal allotrop mu sorusu da araştırılmaya başlandı. Bilinen birçok iletken metaldir, fakat grafen karbon temelli bir ametaldir. Bu sebeple, elektrik akımını metal olmadan iletmek durumunda kalacağımız koşullar için grafen araştırmaları önem kazanmaktadır. Bu koşulların ne olduğuyla ilgili soruyu cevaplamak için ise henüz erken. Peki, grafen doğal allotrop mu? İşte, grafen doğal allotrop mu sorusunun detaylı yanıtı…
Grafen doğal allotrop mu?
Maddeler katı haldeyken, kendilerini oluşturan atomlar üç boyutlu uzayda tekrar eden bir şekilde dizili hale gelebilir. Fizikte bu yapılara kristal denmektedir. Kristallerin, düzensiz maddelerden oldukça farklı özellikleri vardır. Tekrar eden yapılardan oluştukları için, birim hücrelere indirgenip incelenebilirler. Bu özellikler yıllar içerisinde yarı iletkenlik, süper iletkenlik gibi çığır açan yeni teknolojilerin bulunmasını sağlamıştır. Periyodik Tablonun 6 numaralı elementi Karbon (C) eşsiz özelliklere sahip bir elementtir. Karbon elementini oluşturan C atomları en dış yörüngelerindeki elektronlarını ortaklaşa kullandıkları kovalent bağlarla birbirlerine bağlanarak, uzayda çok farklı şekillerde dizilebilmektedir. C atomlarının uzay dizilişindeki farklılık, fiziksel özellikleri birbirinden farklı ‘Karbonlar’ elde etmemizi mümkün kılar. Bunlara karbonun allotropları adı verilir.
Grafen, özellikle son zamanlarda üzerinde oldukça konuşulan konulardan birisi. Karbon atomlarının farklı dizilişleri sonucunda birbirinden farklı yapılar oluşur. Elmasta ve grafitte olduğu gibi grafen bir karbon allotropudur. Grafen, sp, sp2, ve sp3 hibritleşmesi yapabilen karbon elementinin bir allotropu olan grafitin tek bir tabakasına verilen isimdir. İlk olarak 1994 yılında Boehm, Setton ve Stumpp tarafından grafen ismi literatüre kazandırılmıştır. Grafen tabakasındaki C atomları, komşu üç C atomu ile sp2 hibritleşmesi yaparak σ bağı oluşturur. Arda kalan pz orbitalleri π bağı oluşturur. π bağları grafen tabakasında elektrik iletimini sağlayan valans elektronlarını içermektedir. Grafen üstün fiziksel özelliklere sahiptir. Günümüze kadar ölçülebilen en dayanımlı malzeme olan grafen, çelikten 100 kat daha dayanımlıdır. Elektrik iletimini çok küçük bir alanda dahi sağlayabilen grafen, çalışmak için çok küçük miktarda güce ihtiyaç duyan süper hızlı bilgisayarlar ve transistor araştırmalarında kullanılır. Grafen esnek, güçlü ve şeffaftır.