Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

2004 yılından bu yana araştırmacılar elektronik, spor ve diğer birçok disiplinde devrim yapmak için grafen ve benzeri karbon bazlı malzemeleri kullanarak sıkı bir şekilde çalışmaktalar. Şimdiyse Japon araştırmacılar nanografen mıknatısların anlaşılması uzun bir süredir zor olan alanını ilerletecek bir keşif yaptılar.

Yayınlanan çalışmada, 1950'lerden beri teorik olarak tahmin edilen, ancak şimdiye kadar aşırı düşük sıcaklıklar dışında deneysel olarak doğrulanmayan manyetik özelliklere sahip kristal bir nanografen sentezlediler. 

Yapı ve dönüş yoğunluğunun triangulen dağılımı Credit: Shinobu Arikawa et al

Grafen, petek şeklinde bir örgü içinde düzenlenmiş tek katmanlı, iki boyutlu bir karbon halka tabakasıdır. Peki, grafen araştırmacıları neden heyecanlandırıyor? Öncelikle grafen etkileyici özelliklere sahiptir; verimli, uzun mesafeli yük aktarımı sergiler ve benzer kalınlıktaki çelikten çok daha yüksek bir mukavemete sahiptir. Grafenin nanoyapıları, araştırmacıların kullanmak isteyeceği manyetik ve elektronik özellikler sergileyen kenarlara sahiptir. Bununla birlikte grafen nano tabakalarının hazırlanması ve zikzak kenar özelliklerini incelemek zordur. Triangulen olarak bilinen daha basit, ancak gelişmiş bir model sistemi kullanarak bu zorlukların üstesinden gelmek, Osaka Üniversitesi'ndeki araştırmacıların ele almayı amaçladığı bir şey.

Çalışmanın iki önemli yazarı Shinobu Arikawa ve Akihiro Shimizu, “Triangulen, kontrolsüz polimerizasyonu nedeniyle uzun süredir kristalin bir formda sentezden kaçındı. Bu polimerizasyonu sterik korumayla (molekülün hacmini artırarak) önledik ve bunu, altta yatan özelliklerini etkilemeyecek şekilde yaptık" dediler.

Triangülenin dönüş yoğunluk dağılımı ve triangülen türevlerinin boşluk doldurma modeli ve kristal yapısı. Credit: Shinobu Arikawa ve ark.

Araştırmacıların triangülen türevi oda sıcaklığında sabitt, ancak oksijene maruz kaldığında yavaş yavaş bozulduğu için eylemsiz (inert) bir atmosferde tutulmalıdır. Bununla birlikte, kristalleşme mümkündü bu da molekülün zikzak kenarlarında eşleşmemiş elektronların lokalizasyonu gibi teorik olarak tahmin edilen özelliklerinin doğrulanmasını sağladı.

Kıdemli yazar Ryo Shintani, “Optik ve manyetik özelliklerini ölçerek molekülümüzün üçlü temel durumda olduğunu doğruladık. Bu, zikzak kenarlı nanografen için deneysel olarak izlenebilir bir model şeklinde hizmet edebilecek elektronik bir durumdur" dedi.

Bu sonuçların önemli uygulamaları var. Araştırmacılar, moleküldeki karbon halkalarının sayısını artırmak ve gelişmiş nanografen formlarının kimyasal sentezlerini gerçekleştirmek için burada bildirilen ve uzun süredir aranan sentetik prosedürü genişletebilirler. Bunu yaparken araştırmacılar geleceğin gelişmiş elektroniği ve mıknatısları için temel oluşturan malzemeleri sentezleyebilir ve modern elektronikte her yerde bulunan silikonu tamamlayabilirler.

Makale: https://doi.org/10.1021/jacs.1c10151