Bilim insanları, elmasın sadece teoride var olduğu düşünülen yeni bir kuzenini keşfetti
Elmas ve grafitin, kristal yapısı şu ana kadar sadece mikroskobik yamalar halinde doğrulanan diamondiyne adında yeni bir karbon kuzeni ortaya çıktı.
Yaklaşık 35 yıl önce öne sürülen bir karbon yapısı, iki sıvının buluştuğu ince bir filmde nihayet şekil aldı. Göteborg Üniversitesindeki araştırmacılar nispeten ucuz ekipmanlar kullanarak ilk kez diamondiyne üretti ve karbonun alabileceği formlara yeni bir üç boyutlu yapı ekledi.
Diamondiyne, atomlarının diziliş şekliyle ayırt edilen bir element formu olan bir karbon allotropu olarak biliniyor. Elmas ve grafit bunun bilinen örnekleri arasında yer alıyor.
Araştırmacılar diamondiyne oluşturmak için karbon atomlarını üçlü bağlarla birleştirdi. Malzeme, her üç boyutta da köşeden köşeye bağlanan, dört üçgen yüzlü şekiller olan bir dörtyüzlüler ağına kristalleşiyor.
Araştırma ekibine liderlik eden Göteborg Üniversitesi fiziksel kimya profesörü Karl Börjesson, yapının dörtyüzlüler arasında boşluklar yarattığını belirterek, “Karbon allotropu bu nedenle gözenekli bir elmasla karşılaştırılabilir. Ancak elmasların aksine diamondiyne, karbon atomlarının birbirine bağlanması için yüksek basınca ihtiyaç duymaz” dedi.
Kristal desenleri küçük alanlarda doğrulandı
Stockholm Üniversitesindeki elektron mikroskobu, sadece film yüzeyindeki yamalar halinde de olsa kristal yapısını doğruladı. Oluşum sırasında birçok şeyin ters gidebileceği ve karbon atomlarının diamondiyne halinde birleşmesini engelleyebileceği belirtildi.
Börjesson, en azından her bir kenarı 10 nanometre olan bir hacimde tekrarlayan diamondiyne desenleri üretmeyi başardıklarını ve desenlerin görüntülerinin teorik modellerle iyi uyuştuğunu dile getirdi.
Metal iyonları olmayan karbon çerçeveleri
Keşif, ekibin karbon tabanlı moleküllerin metal iyonları olmadan birbirine bağlandığı gözenekli malzemeler yaratmaya yönelik uzun süreli çabalarından ortaya çıktı. Kovalent organik çerçeveler olarak adlandırılan bu malzemeler, karbon tabanlı molekülleri metal iyonlarıyla birleştiren ve geliştirilmesiyle 2025 Nobel Kimya Ödülü’nü kazandıran metal-organik çerçevelerden ayrılıyor.
Bir meslektaşı Börjesson’a, teorik kimyacıların yaratılması mümkün olması gereken karbon allotroplarının neredeyse sonsuz bir listesini derlediği bir internet sitesinden bahsetti. Diamondiyne’in dörtyüzlü yapısı, ekibin onu yapmayı başarmasından on yıllar önce teorik olarak tanımlanmıştı.
Börjesson, bunu başarmanın inanılmaz derecede uzun zaman aldığını ancak sonunda başardıkları için çok memnun olduğunu ifade etti.
Uzun yıllar boyunca bilinen karbon allotropları elmas, grafit ve yapay olarak üretilen üç form olan fullerenler, karbon nanotüpler ve grafen ile sınırlı kalmıştı. Fullerenlerin ve grafenin geliştirilmesi, büyük ölçüde bu malzemelerin var olabileceği fikrinin başlı başına yeni olması nedeniyle Nobel Ödülleri ile onurlandırılmıştı. Araştırmacıların son yıllarda birçok ek allotrop yarattığı belirtilirken, diamondiyne bu yeni grubun üç boyutlu yapıya sahip ilk örneği olarak öne çıkıyor.
Börjesson, şimdi diamondiyne’in özelliklerini ve nasıl kullanılabileceğini araştıracaklarını söyledi. Bilim insanı, gözenekli yapının heyecan verici bir yönünün, birkaç diamondiyne yapısının potansiyel olarak birbirinin boşluklarından iç içe geçebilmesi olduğunu aktardı.
