21. yüzyılın mucizelerinden biri olarak kabul edilen grafen dünyanın en ince, en dayanıklı ve iletkenliği en yüksek malzemesi olarak biliniyor. İngilizce’de “Graphite” ve “ene” kelimelerinden türetilen “graphene” terimi türkçede grafen olarak karşılık bulmuş. Günlük hayatta kurşun kalemlerde, pillerde ve elektrik motoru fırçalarında bulunan grafen, 1940’lı yıllardan beri teorik olarak biliniyor. Bununla birlikte ilk üretiminin 2004 yılında Manchester Üniversitesinde Rus kökenli İngiliz vatandaşı Konstantin Novoselow ve Hollandalı Andre Geim tarafından gerçekleştirildiğini belirtelim. Her iki bilim adamının da 2010 yılında Nobel ödülünü kazanmasıyla birlikte grafen ticari bir malzeme halini aldı. Süper ince, süper güçlü ve süper esnek grafen elektriği bakırdan daha iyi iletebiliyor ve ısı iletkenliği bilinen herhangi bir malzemeden daha iyi.
Çok hafif ve transparan bir madde olan grafen aynı zamanda esnek ve çelikten 200 kat daha güçlü. 1 milyon yaprak grafen 1 milimetre kalınlığa denk geliyor. Akıllı telefonların inceliklerinde milimetrik ölçümlerin yapıldığı günümüzde grafenin bu alanda oldukça etkileyici bir malzeme olacağını söyleyebiliriz. Grafenin en önemli özelliği ise batarya ömrüne sağlayacağı fayda. Grafen ile bataryaların elektrik kapasitesi 10 kat arttırılabiliyor. Bu da akıllı telefonların şarjlarının bir hafta gitmesi anlamına geliyor. Grafen data iletimi, çocukların ve hayvanların yerini belirleme gibi amaçlar için kullanılan radyo frekans (RFID) iletimini 50 kat arttırıyor. Manchester Üniversitesindeki bilim adamları tarafından geliştirilen grafen anten çok daha güçlü RFID iletimi sağlıyor.
İnternet hızında devrim yaratacak
Bununla birlikte grafen internet hızında da devrim yaratacak bir güce sahip. Araştırmacılara göre grafen internet veri iletimi hızını 100 kat arttırıyor. Elektronlar grafen üzerinde, slikon üzerinde olduğundan 250 kat hızlı ve neredeyse ışık hızına yakın bir hızda hareket edebiliyor. Ancak silikonun grafen ile değiştirilmesi için bilim adamlarının öncelikle bazı problemleri çözmeleri gerekiyor ki bu birkaç yıl alabilir. Şu anki teknoloji ile grafen transistörlerin kapatılması zor. Bu durum oldukça önemli çünkü elektronik cihazları kapatma ihtiyacımız bulunuyor. Bu durum bandgap problemi olarak biliniyor.
Henüz ticarileşememesinin nedenleri
Peki teknoloji dünyası açısından bu kadar kıymetli bir malzeme olan grafen henüz neden ticari olarak kullanılmaya başlanmadı? Bunun nedeni grafen kullanımına uygun bir teknolojinin henüz geliştirilmemiş olması. Teknoloji geliştikçe grafen içeren ürünlerin kullanımının da artacağına inanılıyor. Şu anda grafen üzerine çalışan Nokia, Alcatel Lucent, Philips, Ericsson, Basf gibi 150’nin üzerinde şirket mevcut.
Grafen üretimi ile ilgili problemler de mevcut. Grafen üretim sürecinde yıpranıyor ve bu kırılganlığa yol açıyor. Öte yandan NASA’nın Spitzer Uzay Teleskopu, 2011 yılında, uzayda yassı karbon parçacıklarına yani grafene rastladı. Laboratuvar ortamında yapay olarak üretilen grafene uzay boşluğunda rastlanılması, oldukça karmaşık bir yapıya sahip olan bu karbon molekülünün, uzayda kendiliğinden oluşabileceğini gösterdi. Grafen sağlık için de tehlikeli olabilecek bir madde. Çok küçük olan bu maddeler hücrelere zarar vererek akciğer ve cilt kanserine yol açabilecek nitelikte.
Grafen üretiminde Çin başı çekiyor
Grafen üretimi çok kolay olmadığı gibi çok kolay bulunan bir malzeme de değil. Güney Kore, Hindistan, Meksika, Ukrayna, Kuzey Kore, Brezilya, Türkiye ve Çek Cumhuriyeti üretici ülkelerden ancak üretimde çoğunluk Çin’de. Son yıllarda fiyat artışları ile dikkat çeken grafendeki bu durum talep artışına bağlanıyor. Karbonun en stabil hali olan grafen golf sahası, tenis raketi, elektik malzemeleri ve devre üretiminde kullanılıyor. Grafen konusunda güncel gelişmelerden bir diğeri ise 2015 yılın sonunda MassachusettsInstitute of Technology (MIT) araştırmacılarının grafenden geliştirdiği mikroskobik sensörler. Bu sensörler sayesinde akıllı telefonların kameralarına gece görüş özelliği eklenebileceği konuşuluyor.Bunun nedeni ise grafenin, kızılötesi algılama yetenekleri en iyi olan maddelerden bir tanesi olması.
Üretim konusundaki handikapların aşılması halinde ise grafen, teknolojinin farklı alanlarında sıklıkla kullanılmaya başlanacak. Grafenin plastik üzerine kaplanabilmesi sayesinde birçok elektronik cihaz çok daha hafif olarak üretilebilecek. Elektrikli araç teknolojilerinden uçak ve otomobil sanayisine kadar her alanda grafeni göreceğiz.
Görsel kaynak: nbcnews
