KARBON KIMYACILARI KARBONDAN YENI MALZEMELER ÜRETMEYE ÇALIŞIYOR

Grafen, mucize malzeme olarak bir üne sahiptir. Tek bir karbon atomu katmanından oluşan grafen, çelikten çok daha güçlüdür, elektriksel olarak iletkendir ve infrared ultraviyole dalga boylarında ışığa karşı şeffaftır.

Ulsan Ulusal Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nün (UNIST) Çok Boyutlu

Karbon Malzemeleri Merkezi Temel Bilim Enstitüsü (IBS) direktörü Rodney S. Ruoff, 1990’ların başlarından beri grafen ile ilgilenmektedir. Ruoff, karbon malzemelerin nanoyapısı ve geniş alanlı grafen filmleri büyütmek için öncü yöntemler konusunda lider bir uzmandır. 1000’den fazla alıntı yapılan 31 makalenin ve 5.000’den fazla alıntı yapılan 8 makalenin sahibidir. C&EN dergisinden Neil Savage, Ruoff’a grafenle olan uzun tarihi ve yeni tür karbon materyalleri geliştirme çabaları hakkında konuştu.

GRAFENE ILK ILGINIZ NEYDI?

Zaten karbon nanotüpler üzerinde çalışıyordum: grafit kilogram başına bir dolara maloluyor ve nanotüplerden çok daha ucuzdur. Bu yüzden eğer tek tek grafit katmanları elde edebilirsek - yani, grafen - etki çok büyük olacaktır. Bunun gibi bir malzemenin polimer kompozitlerde harika bir dolgu olacağını düşündüm. O zaman odak noktam mekanikti ve çok yüksek güçlere ulaşmanın mümkün olabileceğini düşündüm. Gerçekten etkileyici elektronik özellikleri düşünmemiştim.

GRAFENI GRAFITTEN IZOLE ETMEYE NASIL ÇALIŞTINIZ?

Konseptim, sınırları olmayan tek kristalli karbon sütunları elde etmek için litografik modelleme yoluyla grafit sütunlar yapmaktı. Sentetik bir grafit olan yüksek derecede yönlendirilmiş bir pirolitik grafit parçasıyla başladık ve üzerine kalın bir fotoresist tabakası kapladık. Photo patterning grafiti oksijen plazması ile aşındırarak yaptık. İşlem, yaptığımız oksijen plazma aşındırma miktarına bağlı olarak farklı yüksekliklerde olabilecek kare sütunlara yol açtı. Daha sonra karbon katmanlarını ayırmak için Oregon Eyalet Üniversitesi’nden Michael Lerner ile işbirliği yaptık. Tek tek karbon tabakaları arasına giren ve gerçekten tabakaları yayan bataryalar için grafit araya bileşikler yapıyordu. Ama bu işe yaramadı. Bu yüzden, çok ince çok katmanlı grafen trombositleri üreten, üzerine bir silikon katman sürterek direkleri oluşturduk ve 1999’da bununla ilgili birkaç makale yayınladık. Çok komik. Şu anda Georgia Tech’de bulunan eski doktora öğrencim Min-Feng Yu’dan bir e-posta aldım. “Hey, Rod, bu adamlar Nobel Ödülünü alıyorlar” dedi. O noktadan sonra nanotüp mekaniğine girmiştim ve bulgular benim zorlandığım noktalardan kurtulmamı sağladı. Zaten, makale ortaya çıkmadan önce Northwestern’deki meslektaşlarımla oturmuş ve grafiti pul pul dökmek için bir yöntem bulmaya çalışmıştık.

BU KULAĞA BIRAZ KARIŞIK GELIYOR. ANDRE GEIM VE KOSTYA NOVOSELOV’UN BIR PARÇA SCOTCH BANDINI BIR PARÇA GRAFITE BASTIRARAK IZOLE EDILMIŞ GRAFEN OLDUĞUNU DUYDUĞUNDA NASIL TEPKI VERDINIZ?

BUGÜNLERDE ODAK NOKTANIZ NEDIR?

Yeni karbon formlarına öncülük etmek istiyoruz.

Bazı gözenekli karbon türleri büyüleyici fiziksel özelliklere sahip olabilir. Schwarzites olarak da adlandırılan negatif eğrilik karbonları eyer şeklinde bir yüzeye sahiptir. Schwarzitler üçlü olarak bağlanmış karbon atomlarına sahiptir. Bu yüzeyler, kelebeklerin kanatları ve böceklerin dış iskeletleri gibi canlı organizmalarda ortaya çıkar ve ilginç sıvı karışımları ve moleküler düzenekleri inceleyen insanlar bu tür yapılara dair kanıtlar görmüşlerdir. Bunları kontrol altına almak, belki de aşağıdan yukarıya doğru sentez yapmak büyüleyici bir şey. Onlar içinden geçen çok ilginç üç boyutlu periyodik kanallara sahipler ve muhtemelen çok iyi elektriksel iletkenliğe ve ilginç optik özelliklere sahip olacaklar.

Geniş alanlı, yüksek mukavemetli mekanik özellikler elde etmek için elmasın yeni formlarda elde etmeyi çok isterim. Daha önce hiç yapılmayan bir elmas lifi üretmeyi başarabilirsek, sektördeki insanların istisnai olarak ilgileneceğini düşünüyorum.

Son zamanlarda grafenin makro ölçekli ölçümlerini yapma yöntemi hakkında bir makale yayınladık (Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002 / adma.201800888). New South Wales Üniversitesi’ne devam eden bir postdoc olan Bin Wang, teknisyenin ince bir polikarbonat filmin nasıl grafiğe lamine edileceğini ve böylece yeni bir kompozit malzemenin elde edilmesini sağlayarak harika bir iş çıkardı. Artık dünyadaki herkesin kullanabileceği güvenilir bir ölçüm yöntemimiz var. Kritik kusurları denemek ve bulmak için yoğun şekilde grafene odaklanmaya başlayabiliriz.

2013’TE AUSTIN’DEKI TEKSAS ÜNIVERSITESI’NDEN GÜNEY KORE’YE TAŞINMAYA NASIL KARAR VERDINIZ?

Yaklaşık 7 yıl önce grafen konulu bir konferansa katılmak için UNIST’e geldim ve beni burada kalmaya ikna ettiler.

UNIST Temel Bilimler Enstitüsü, fizik, matematik, kimya, biyoloji, tıp bilimi alanlarında 28 merkez yönetmektedir.

- Eğitim: Lisans, Kimya, Teksas Üniversitesi 1981, Doktora, Kimyasal Fizik, Illinois Üniversitesi, 1988

- Şuan ki Görev Yeri : Çok Boyutlu Karbon Malzemeleri Temel Bilim Merkezi Enstitüsü, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)

- En çok alıntı yapılan makale (Google Akademik’e göre yapılan atıfların sayısı): “Synthesis of Graphene-Based Nanosheets via Chemical Reduction of Exfoliated Graphite Oxide” (Carbon 2007, DOI: 10.1016/j. carbon.2007.02.034)