Son zamanlarda yapılan bir araştırma, Ay’daki toprakta ince grafen katmanları buldu ve bu da volkanik aktivitenin ve güneş rüzgarlarının bu materyalin oluşumuna yardımcı olabileceğini düşündürüyor. Bu keşif, Dünya’da grafen üretmenin daha uygun maliyetli yollarına yol açabilir ve teknoloji ve malzeme gelişimini önemli ölçüde etkileyebilir. (Sanatçının konsepti.) Kaynak: SciTechDaily.com
Bilim insanları benzersiz bir tür keşfettiler grafen Çin’in Chang’e 5 göreviyle getirilen Ay toprağında.
Birkaç ince katmandan oluşan bu grafen, milyarlarca yıl önce volkanik aktivite ve güneş rüzgarlarının ay üzerindeki etkileri nedeniyle oluşmuş olabilir. Bu keşif heyecan verici çünkü bize Dünya’da grafen üretmenin yeni ve muhtemelen daha ucuz bir yolunu gösteriyor ve bu da elektronik ve malzeme bilimindeki teknolojilerde devrim yaratabilir.
Dergide yayınlanan son bir araştırma Ulusal Bilim İncelemesikarbon atomlarının özel, ince katmanlı bir yapıda bir araya gelmesiyle oluşan, doğal olarak oluşmuş birkaç katmanlı grafenin varlığını ortaya koydu.
Jilin Üniversitesi’nden profesörler Meng Zou, Wei Zhang ve kıdemli mühendis Xiujuan Li ile Çin Bilimler Akademisi Metal Araştırma Enstitüsü’nden Wencai Ren’in liderliğindeki ekip, 2020’de Chang’e 5 görevinden alınan yaklaşık 2,9 milimetre x 1,6 mm boyutlarındaki zeytin biçimli ay toprağı örneğini analiz etti.
Ay Toprağında Grafen Oluşumu
Ekip, bilim insanlarının genel olarak yıldızlar arası karbonun yaklaşık yüzde 1,9’unun grafen formunda bulunduğuna, şeklinin ve yapısının ise oluşum süreciyle belirlendiğine inandığını belirtti.
Araştırmacılar, özel bir spektrometre kullanarak, numunenin karbon açısından zengin bir bölümünde grafen oluşumuyla yakından ilişkili bir demir bileşiği buldular. Daha sonra, numunedeki karbon içeriğinin iki ila yedi grafen katmanına sahip “pullardan” oluştuğunu doğrulamak için gelişmiş mikroskobik ve haritalama teknolojilerini kullandılar.
(a) Lazer taramalı konfokal mikroskopi görüntüsü ve yükseklik dağılımı. (b) Geri saçılmış elektron SEM görüntüsü ve (c) Farklı alanlara karşılık gelen Raman spektrumları. (d) TEM görüntüsü, Cs-düzeltmeli HAADF-STEM görüntüsü ve farklı alanlar için karşılık gelen EELS Fe L-kenar spektrumları. (e) Cs-düzeltmeli HRTEM görüntüleri. (f) HAADF-STEM görüntüsü. (g) Elementlerin mekansal dağılımlarını gösteren EDS element haritaları. (h) (f)’de işaretlenen karşılık gelen bölgelerin HRTEM görüntüleri. Kaynak: ©Science China Press
Grafen Keşfinin Sonuçları
Ekip, az katmanlı grafenin, ayın varlığının erken evrelerinde volkanik aktivitede oluşmuş olabileceğini ve karbon atomlarının yapısını dönüştürmeye yardımcı olan ay toprağını ve demir içeren mineralleri karıştırabilen güneş rüzgarları tarafından katalize edilmiş olabileceğini öne sürdü. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç ortamları yaratan meteoritlerin çarpma süreçlerinin de grafenin oluşumuna yol açmış olabileceğini eklediler.
Dünya’da grafen, optik, elektrik ve mekanikteki özel özellikleri nedeniyle malzeme bilimlerinde bir yıldız haline geliyor. Ekip, çalışmalarının malzemeyi ucuza üretmenin ve kullanımını genişletmenin yollarını geliştirmeye yardımcı olabileceğine inanıyor.
Grafen Kullanımının Gelecekteki Beklentileri
Makalede, “Doğal grafenin mineral katalizli oluşumu, yüksek kaliteli grafenin düşük maliyetli ölçeklenebilir sentez tekniklerinin geliştirilmesine ışık tutuyor” denildi. “Bu nedenle, yeni bir ay keşif programı teşvik edilebilir ve bazı yakın gelecekte atılımlar beklenebilir.”
Referans: Wei Zhang, Qing Liang, Xiujuan Li, Lai-Peng Ma, Xinyang Li, Zhenzhen Zhao, Rui Zhang, Hongtao Cao, Zizhun Wang, Wenwen Li, Yanni Wang, “Ay’da doğal birkaç katmanlı grafenin keşfi”, Meiqi Liu, Nailin Yue, Hongyan Liu, Zhenyu Hu, Li Liu, Qiang Zhou, Fangfei Li, Weitao Zheng, Wencai Ren ve Meng Zou, 17 Haziran 2024, Ulusal Bilim İncelemesi.
DOI: 10.1093/nsr/nwae211