Bir mucize materyalimiz var ne yapacağımızı bilemiyoruz...

2000 yılında kurbağaların sıçramasıyla fizik arasında ilişki kuran bir araştırması, her yıl en saçma sapan araştırmalara verilen meşhur Ig Nobel’ini almıştı. Başkalarının tersine Geim kendisiyle dalga geçilen bu ödülü kabul etti ve gidip törenle teslim de aldı.
Aynı Geim, 2002 yılında karbon atomu hakkında düşünüyordu.
Karbon ilginç bir atom. Bizler karbon bazlı canlılarız, bu atomun özellikleri sayesinde çok sayıda değişik organik materyal ortaya çıkıyor, çünkü karbon atomu pek çok başka atomla bir araya gelip değişik moleküller ortaya çıkarabiliyor. Ama bunu zaten lisedeki ‘organik kimya’ derslerinden ve o derslerin bitmek tükenmek bilmez molekül çizimlerinden biliyorsunuz.
Mesela karbon, elektronları aracılığıyla dört tane karbona tutunursa ortaya elmas çıkıyor ama öteki üç karbon yerine oksijen atomları orada olursa bu kez metanı elde ediyoruz.

Seloteybe yapışan buluş...

Geim kendi doktora öğrencileriyle karbon üzerine çalışırken başarısız bazı deneylerin ardından biraz da şans eseri laboratuvardaki kullanılmış seloteyplerin yapışkan tarafında gri renkli bir kalıntı dikkatlerini çekti.
Bu kalıntıların üzerinde yapılan çalışmalar iki yıllarını aldı ve sonunda Andre Geim ile öğrencisi Konstantin Novoselov 2004 yılında yayınladıkları bir makaleyle dünyaya yeni bir materyal hediye ettiler: Grafen.
‘Hop bunun neresi yeni, kurşunkalemlerimizde zaten grafen yok mu’ diyeceksiniz hemen; doğru, Geim ile Novoselov’un materyali esas olarak o grafen ama çok önemli bir farkla.
Öyle bir malzeme hayal edin ki, kalınlığı sadece 1 atom (karbon atomu) kadar olsun. Evet, tek tabaka karbon atomları her biri üç öteki karbon atomuna bağlandığında ortaya çıkan bu gözle görünmez incelikteki materyal, fizik dünyasının ve elektronik endüstrisinin son on yıldır üzerinde çalıştığı, yüzlerce yeni patent aldığı şey, yani ‘Grafen’.

İki boyutlu bir materyal

Gerçek anlamda iki boyutlu olan, yani aslında bir yüksekliği olmadığı için (çünkü tek atom yüksekliğinde) sadece eni ve boyu olan bu materyalin pek çok ilginç ve önemli özelliği var. Bunlar içinde en öne çıkanı, elektriği bakıra göre yüzlerce kat daha verimli ve hızlı iletiyor, yani ‘süperiletkenlik’ sağlıyor olması. Bunun kadar önemli bir başka özelliği, bir elektrik alanının yakınına konduğunda iletkenliğin kontrol edilmesini sağlayan ‘alan etkisi’ne sahipti grafen.
Tabii hemen akla bilgisayar mikroçiplerindeki silikonu grafenle değiştirmek geldi. 2004 Ekim ayında Geim ve Novoselov’un makaleleri yayınlanır yayınlanmaz dünyanın dört bir yanında laboratuvarlar bu malzeme üzerinde çalışmaya başladı.
Mesela Britanya hükümeti milyonlarca sterline bir ‘Grafen Araştırmaları Enstitüsü’ kurdu Manchester’da. Koreli Samsung, Amerikalı IBM kendi laboratuvarlarında ve kendileriyle birlikte çalışan üniversitelerde hemen bu işe milyonlarca dolar akıtmaya başladı.
Ve ardından grafenin potansiyel kullanım alanlarıyla ilgili patent başvuruları yağmaya başladı. Şu an Samsung en fazla patente sahip şirket; Britanya, Almanya ve Amerikan üniversitelerinin de onlarca değişik patenti var. Amerika’da Rice Üniversitesi öne çıkıyor.

Türkiye için de bir fırsat

Yalnız bir sorun var: Aradan geçen on yıla rağmen grafen hâlâ ticarileştirilemedi.
Son olarak grafenin çeliğe ve yine karbondan elde edilen bir materyal olan kevlara göre hem daha ince hem de daha kuvvetli bir kurşun geçirmez malzeme olduğuna ilişkin bilimsel buluş duyuldu.
Grafeni bilgisayar mikroişlemcisi yapmak henüz mümkün olmadı; çünkü grafen o kadar iletken ki, elektronların geçişi durdurulamıyor. E durdurulamayınca da bilgisayar 0 ve 1’lerden değil sadece 1’lerden ibaret olabiliyor.
Türkiye, biliyoruz ki bilimle uğraşmak yerine doğrudan teknolojiye atlamak isteyen bir ülke.
Grafenin bilimi hazır zaten ve herkesin kullanımına açık; bu materyali ticari hale getirmek yani teknolojiye çevirmek içinse büyük bir yarış sürüyor; şirketlerimiz ve üniversitelerimiz bu yarışa bir yerinden girebilir, hâlâ geç değil.

Her bir karbon atomu üç öteki karbon atomuna bağlanıyor ve böylece beşgenler oluşuyor. Müthiş güçlü bir materyal böyle ortaya çıkıyor.