Sera gazı karbondioksit ’den teknolojik malzeme olan grafen’in doğrudan sentezi; Karbondioksit’in kimyasal bileşimi gerek atmosferdeki bir sera gazı olması gerekse de küresel ısınmadaki etkisi nedeniyle halk tarafından bilinmektedir. Bununla birlikte, karbondioksit aynı zamanda kimyasal tepkimeler için yararlı bir hammadde de olabilmektedir. Almanya’nın Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT)’ndeki bir araştırma grubu, ChemSusChem dergisinde bu farklı uygulama hakkında yeni bir rapor yayınladılar.
Günümüzde halen zor bir çalışma konusu olan teknolojik malzeme olarak grafen üretimi için hammadde olarak karbondioksit ‘in kullanıldığı söylenmektedir. Kömür ve petrol gibi fosil yakıtların yanması elektrik, ısı ve mobilite için enerji üretir. Fakat bu atmosferdeki karbondioksit miktarının artmasına ve dolayısıyla küresel ısınmaya yol açmaktadır. Bu nedensel zinciri kırmak, bilim insanlarını hem alternatif enerji kaynaklarını hem de karbondioksit ’in alternatif kullanım alanlarını aramaya teşvik etmektedir.
Bir olasılık, karbondioksiti, yeniden kullanılabilirlik döngüsüne dahil edilen, değerli malzemelerin sentezinde kullanılan ucuz bir hammadde olarak görebiliriz. Hatta belki de fayda sağlayacak bir şekilde. Bunun bir örneği de doğada bulunabilmektedir. Bitkilerin yapraklarında gerçekleşen fotosentez sırasında, ışık, su ve karbondioksitin birleşimiyle doğal madde döngüsünü kapatan biyokütle oluşmaktadır.
Grafen, ilginç elektriksel özelliklere sahip
Bu süreçte, havadaki karbondioksiti soğurmak ve bitkide daha sonraki kimyasal reaksiyonlarda kullanılması için hazır hale getirmek metal bazlı RuBisCo enziminin görevi olduğu bilinmektedir. Bu metal enzim-bazlı doğal dönüşümden ilham alan KIT araştırmacıları, özel bir şekilde hazırlanan katalitik olarak aktif metal yüzeylerin yardımıyla 1000 santigrat dereceye kadar ki sıcaklıklarda sera gazı karbondioksitin hidrojen gazı ile birlikte doğrudan grafene dönüştürüldüğü bir süreci açığa çıkarmışlardır.
Grafen, ilginç elektriksel özelliklere sahip ve bu nedenle gelecekte yeni elektronik bilgisayarlar için bir seçenek olan, kimyasal element karbonun iki boyutlu şeklidir. 2004 ’teki keşfi ve işlenebilirliği ile dünya çapında yoğun araştırmalara yol açtı ve 2010’da kaşifleri Andre Geim ve Konstanin Novoselov’a Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırdı. Bu iki bilim insanı grafeni bant kullanarak el ile grafit bloğundan çıkarmışlardır.
KIT’deki çeşitli araştırma grupları, metal katalizör aracılığıyla grafenin karbondioksit ve hidrojenden ayrılmasına yönelik yeni yöntemleri ChemSusChem dergisinde sunmak üzere işbirliği yaptılar. KIT’deki Nanoteknoloji Enstitüsü (INT) ve İnorganik Kimya Enstitüsü (AOC)’ne bağlı Moleküler Malzemeler (Molekulare Materialien) araştırma grubundan bu çalışmaya başkanlık eden Profesör Mario Ruben, “Eğer metal yüzeyi doğru bakır ve paladyum oranını gösteriyorsa, karbondioksitin grafene dönüşümünün doğrudan basit bir adımda gerçekleşeceğini” söylemektedir.
İleriki deneylerde araştırmacıların birkaç kat kalınlıkta grafen üretebilmesi, pil yapımı, elektronik bileşen üretimi veya filtre malzemeleri gibi olası uygulama alanları için ilginç olabileceği düşünülmektedir. Araştırma grubunun bir sonraki amacı ise, bu şekilde elde edilen grafenden işleyen elektronik bileşenler oluşturmak. Grafen ve manyetik moleküller gibi karbon malzemelerin, ikili mantık sistemine dayanan günümüz bilgisayarlarından farklıdır. Ultra hızlı ve enerji açısından verimli hesaplamalar sağlayan gelecekteki kuantum bilgisayarlarının yapı taşı olabileceği düşünülmektedir.
Bunlar da ilginizi çekebilir:
Bilim İnsanları Karbondioksiti Kömüre Dönüştürmenin Etkin Bir Yolunu Buldular
Yapay Fotosentez İle CO2’yi Sıvı Yakıta Dönüştürmek İçin Altın Kullanılıyor
Bilim insanları, havadaki CO2’yi kömür haline getirmenin bir yolunu buldu
Çeviri: Göksu USLULAR
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190708122340.htm
