Elmas ve grafit gibi farklı atom dizilimlerine sahip karbon türleri, bilim dünyasında karbon allotropları olarak biliniyor. Göteborg Üniversitesindeki araştırma ekibi, bu gruba yeni bir üye ekleyerek diamondiyne adı verilen yapıyı laboratuvar ortamında oluşturdu.

Araştırmacılar, karbon atomlarını üçlü bağlarla bir araya getirerek malzemenin oluşmasını sağladı. Diamondiyne, üç boyutlu bir kristal yapı içerisinde birbirine bağlanan dörtyüzlülerden oluşuyor. Bu geometrik düzen, atomik yapıda boşluklar meydana getiriyor.

Araştırmaya liderlik eden Göteborg Üniversitesi Fiziksel Kimya Profesörü Karl Börjesson, yapının gözenekli bir elmasa benzetilebileceğini belirtti.

Börjesson, diamondiyne'in elmastan farklı olarak karbon atomlarının bir araya gelmesi için yüksek basınca ihtiyaç duymadığını ifade etti.

Kristal yapı mikroskobik ölçekte doğrulandı

Diamondiyne'in üretilmesi, karbon atomlarının istenen düzende bir araya gelmesini engelleyebilecek çok sayıda kimyasal ve yapısal etken nedeniyle önemli bir zorluk oluşturdu.

Araştırmacılar, iki sıvının birleştiği noktada oluşan ince bir film üzerinde malzemeyi üretmeyi başardı. Stockholm Üniversitesinde gerçekleştirilen elektron mikroskobu incelemeleriyle filmin belirli bölgelerindeki kristal yapı doğrulandı.

Börjesson, her bir kenarı en az 10 nanometre olan bir hacimde tekrarlayan diamondiyne desenleri elde ettiklerini ve görüntülerin teorik modellerle uyum gösterdiğini açıkladı.

Bununla birlikte, kristal yapının şimdilik yalnızca film üzerindeki küçük bölgelerde doğrulanabildiği belirtiliyor.

Keşfin arkasında uzun yıllara dayanan araştırma var

Diamondiyne'in ortaya çıkarılması, araştırma ekibinin metal iyonları kullanılmadan birbirine bağlanan karbon tabanlı moleküllerden gözenekli malzemeler üretmeye yönelik çalışmalarının bir sonucu oldu.

Bu yaklaşım, metal iyonlarıyla organik molekülleri birleştiren metal-organik çerçevelerden farklılık gösteriyor. Söz konusu malzemeler, gözenekli yapıları sayesinde farklı bilimsel ve teknolojik uygulamalar açısından ilgi görüyor.

Araştırmacılar, teorik kimyacıların yıllar önce mümkün olabileceğini öngördüğü karbon yapıları üzerine yapılan çalışmalardan da yararlandı. Diamondiyne'in üç boyutlu geometrisi, laboratuvarda üretilmesinden onlarca yıl önce teorik olarak tanımlanmıştı.

Börjesson, malzemeyi üretmenin uzun zaman aldığını ancak sonunda başarıya ulaşmaktan büyük memnuniyet duyduğunu belirtti.

Karbonun farklı biçimlerine yeni bir halka eklendi

Karbon, atomlarının farklı şekillerde düzenlenebilmesi sayesinde birbirinden oldukça farklı özelliklere sahip malzemeler oluşturabiliyor. Elmas ve grafitin yanı sıra fullerenler, karbon nanotüpler ve grafen de bu çeşitliliğin bilinen örnekleri arasında yer alıyor.

Son yıllarda bilim insanları, karbon atomlarının farklı geometrilerde bir araya gelmesiyle yeni allotroplar üretmeye yönelik çalışmalarını hızlandırdı.

Diamondiyne ise üç boyutlu kristal yapısı ve gözenekli geometrisiyle bu araştırmaların dikkat çeken sonuçlarından biri olarak öne çıkıyor.

Şimdi sıra kullanım alanlarını araştırmakta

Araştırma ekibi, bundan sonraki aşamada diamondiyne'in fiziksel ve kimyasal özelliklerini ayrıntılı biçimde incelemeyi ve hangi alanlarda kullanılabileceğini belirlemeyi hedefliyor.

Malzemenin gözenekli yapısı, bilim insanlarına göre özellikle ilgi çekici özellikler barındırıyor. Börjesson, birden fazla diamondiyne yapısının birbirinin boşluklarından geçerek iç içe geçmesinin mümkün olabileceğine dikkat çekti.

Ancak yeni malzemenin pratik uygulamalarda kullanılıp kullanılamayacağı, özelliklerinin daha ayrıntılı incelenmesi ve üretim yönteminin geliştirilmesiyle netlik kazanacak.