Almanya’da Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nden bilim insanları dünyanın en küçük kafesini ürettiler. Çapı 200 nanometreden ve direk uzunluğu 10 mikrometreden daha az olan bu üç boyutlu kafes toplamda 10 mikrometreden daha düşük bir boyuta sahiptir. Ancak çoğu katıdan daha yüksek özgül dayanıklılığa sahiptir.
Araştırmacılar bu kafes yapısının doğada bulunmayan özelliklere sahip metamalzemeler için yeni dayanıklılık-yoğunluk oranlarının önünü açtığını söylüyorlar. Çünkü boyut olarak bu kafes yapısı mevcut metamalzemelerden beş kat daha küçüktür. Bu kadar küçük olan kafes yapısı camsı, seramik özellikleri ve grafit özelliklerine sahip saf bir karbon olan camsı karbondan yapılmıştır.
Bu dünyanın en küçük kafesinin üretilmesi 3 boyutlu litografi sistemi ile başladı. Bu 3D litografi sistemi nanoölçek kafes yapısını bilgisayar kontrollü laserlerle bir fotodirenç üzerine katılaştırır. Bu süreç uzunluk olarak 5’den 10 mikrometreye ve çapta 1 mikrometre ile kafesin direklerini üretmede sınırlıdır. Dolayısıyla daha küçük kafes elde etmek için araştırmacılar ilk defa piroliz (İng. pyrolysis) yani organik malzemelerin yüksek sıcaklıklarda termokimyasal ayrıştırılması yöntemini ilk defa kullandılar. Bu durumda kafes yapısı vakum fırınına yerleştirildi ve 900 °C’ye kadar ısıtıldı. Bu kimyasal bağların yeniden yönlenmesine ve karbon haricindeki tüm elementlerin örgüden kaldırılmasına neden oldu. Böylece camsı karbondan oluşan büzülmüş bir örgü yapısı ortaya çıkmış oldu.
Yapılan deneylerde araştırmacılar bu kafes yapısının basınç altında dikkate değer kararlılık özelliklerine sahip olduğunu buldular. Elde edilen bulgular Nature Materials dergisinde yayınlandı.
Gökhan Atmaca, MSc.
Takip: twitter.com/kuarkatmaca
İletişim: facebook.com/anadoluca
Referanslar
Gizmag
https://en.wikipedia.org/wiki/Pyrolysis
Photo: J. Bauer / KIT