Doğada bulunan her unsur elektriğe karşı farklı dirençler gösterir. Atomların ve moleküllerin cinsine ve dizilişine nazaran değişen bu direnç ölçüsü, elektriğin ne kadar süratli ya da yavaş iletileceğini de belirler. Direnci en düşük olan hususları de elektronik devrelerde kullanırız. Bakır ve altın ise elektriğe karşı en az direnç gösteren, yani en kolay ileten iki husustur.
Bilim insanlarının hayali ise elektriği dirençsiz bir formda iletmek. Bu hayal epey ütopik görünse de yapılan son araştırmalara nazaran mümkün. Süperiletken dediğimiz özel gereçler standartlaştığında elektriğe dair pek çok şeyin tarifini da değiştirebileceğiz.
Bugün bilim dünyasının gündeminden artık kolay kolay düşmeyecek “grafen” isimli unsura yakından bakıyor. Olabilecek en kolay formda şimdiden onun neden “sihirli” unsur olarak anıldığına dair müşahede 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 unsurdan üretiliyor. Grafit ise karbon atomlarının üç boyutlu olarak düzenlenmesiyle oluşuyor. Altıgen halinde 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 sistemli bir materyal 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 husus: Bükülmüş grafen
Bilim beşerler bir grafen katmanının üzerine bir öbür grafen katmanını özel bir açıyla yaklaştırdıklarında ve malzemeyi mutlak sıfıra kadar soğuttuklarında değişik bir şey fark ettiler. Bu özel açılı bükme süreci sonucunda iki grafen katmanının 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 ortaya geldiğinde süperiletken ortaya çıkıyor. Tek yapılması gereken o sihirli açıyı tutturmak.
4. Ucuz, çok ucuz elektrik…
Normal koşullarda süperiletken hususları kullanmak için yüksek soğukluk ya da yüksek sıcaklık kıymetleri gerekiyor. Grafen katmanlarında ise oda sıcaklığında süperiletken şartlar oluşturulabiliyor. Yani akıllı telefonlarımızda, bilgisayarlarımızda süperiletken gereçleri kullanmamız mümkün olacak. Yani daha süratli ve çok çok daha stabil aygıtlara sahip olacağız.
Diğer taraftan süratli trenlerin yaygınlaşması da kolaylaşabilir. Çünkü bildiğiniz ulaşımda da süperiletken gereçleri kullanmak mümkün. Grafen ise bu tahlilleri teoriye nazaran epey ucuz, üretilebilir ve yaygınlaşmaya müsait bir duruma getiriyor.
Dahası grafen katmanları sayesinde elektrik gücünün transferi de kolaylaşacak. Direnç nedeniyle kaybedilen elektrik gücü kullanıma sunulabilecek. Yüksek verimli ve daha ucuz elektrik gücü dağıtılabilecek. Tüm bunlar şimdilik bilimsel birer beklenti. Fakat unutmayın Nikola Tesla da bir bilim insanıydı 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 kâfi olacak. Düğmeyi kapatınca yalıtkan, tekrar basında süperiletken olan bükülmüş grafen, aslında beklenen de fonksiyonel tahliller sunuyor. Yapısıs hasebiyle son kullanıcıya da epeyce uygun çıktılar verebiliyor.
Fizikçiler, bu içerikte derleyip basitleştirdiğimiz bilgilerin üzerine sayısız teoriyi araştırıyorlar. Hatta fizik dünyasında grafeni araştırmak üzere hayatını adayacak bilim beşerlerine gereksinim duyulduğu aşikar. Grafen, son 1 yıldır sık sık gündeme gelerek, yesyeni bir bilimsel araştırma alanı olduğunu kanıtladı.
O araştırmaların sonuçlarını teknolojik gelişmelerle gözlemlemek de mümkün olacak.