Karbon Nanotüpleri Ayırma Yöntemi

Blogda 2 çeşit karbon nanotüpten bahsetmiştik zamanında: tek katmanlı ve çok katmanlı. Güneş pillerinin önemli bir bileşeni olan saydam iletkenlerde kullanıldığı zaman avantaj sağlayan çift katmanlı karbon nanotüplerin de önemi artıyor. Çift katmanlı nanotüpler, adından da anlaşıldığı gibi, iki atom kalınlığındaki karbon nanotüpler.

Karbon nanotüp üretim yöntemlerindeki en önemli eksik, reaksiyon sonucu oluşan farklı tip nanotüpleri birbirinden ayıracak bir sistemin olmaması. Nanotüp üretiliyor ama hepsi istediğimiz tipten olmuyor.

Northwestern Üniversitesi'nden iki araştırmacı, çift katmanlı karbon nanotüp üretimi için bir çözüm bulmuşlar. Yöntemin ismi ise yoğunluk gradient ultrasantrifigasyonu! Yöntem tek katmanlı ve çok katmanlı nanotüplerden, çift katmanlıları yoğunluk farkını kullanarak ayırıyor.

Çift katmanlı nanotülerin çeşitli mikroskoplarda görüntüleri

Makale Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı. Makale burada. [Üyelik gerektirebilir]

“Nanomalzemelerin özellikleri boyutlarına aşırı derecede bağlıdır. Bu malzemeleri bir uygulamada kullanıp, güzel performans sağlayabilmek için; kullandığınız malzemelerin boyutları benzer olmalı. Bizim buluşumuz da tam bu sorunu çözüyor.” Mark Hersam

Kaynak: 1

Doğal Yöntemlerle Karbon Nanotüp Bozunması

Pittsburgh Üniversitesi'ndeki araştırmacılar karbon nanotüplerin doğal yolla bozulmasını sağlayacak bir yöntemi keşfettiler. Bu buluş, birçok alanda kullanılan ve kullanılması beklenen nanomalzemelerin sağlık ve çevre problemi endişelerini azaltacağa benziyor.

a) Aşama aşama bozunma yüzdesi b) Enzimin çizimi c) Oluşan reaksiyon

Doğal bozunma yabanturpu peroksidaz enzimi (HRP) ile 12 haftada tamamlanıyor.

"Karbon nanotüplerin birçok farklı güzel özelliklerinin olması, uygulama alanlarını artırdı. Bu da çok fazla karbon nanotüp üretimine sebep oldu. Günümüzde karbon nanotüplerin zehirlilikleri hâlâ tartışılıyor. Nanotüp üretimi sırasında, çalışanların üstüne bir şekilde nanotüpler birikiyor; çok fazla nanomalzeme kullanımı çevre kirliliğine de yol açabilir. Biz bu malzemelerden çevreye zarar vermeden nasıl kurtulabileceğimizi gösterdik." Alexander Star

Nano Letters dergisinde yayınlanan makaleye ulaşmak için tıklayın.

Kaynak: 1

Bir Işık Kaynağı Olarak Karbon Nanotüpler

Not: Bu çalışmadan bahsetmemi Koç Üniversitesi'nden Mustafa Gündoğan istedi.

Kendisine lazer tutulduğu zaman bir seferde tek foton foton salan ışık kaynakları, kuantum optiği ve kuantum bilgisayarlar için çok önemli. Bu sistemlere örnek olarak atom, elmastaki azot boşlukları ve kuantum noktacıkları verilebilir.

Çok boyutlu malzemeler de ise bu özellik biraz daha az bulunuyor. Ne var ki, Physical Review Letters'in 27 Mayıs 2008 sayısında Alexander Högele, Christopher Galland, Martin Winger, ve Ataç İmamoğlu karbon nanotüplerin bu özelliğe sahip olduğunu göstermişler.

Kaynak: 1

Nanobamalar

Micihigan Üniversitesi makine mühendisi John Hart 150 milyon karbon nanotüpten 0.5 mm büyüklüğünde Obama yüzü oluşturdu. 150 milyon sayısının hikmeti ise, Hart'ın ABD Başkan seçimlerinde yaklaşık 150 milyon kişinin oy kullandığını düşünmesi.




Yüzler nanolitografya tekniği ile oluşturulmuş ve şimdilik Dünya'nın en küçük siyasi yüzü sıfatını taşıyorlar. Nanotüplerin fotoğrafı optik ve elektron mikroskopları ile çekilmiş.

İşte nanobamanın hazırlanışı:

Resimli anlatım

1) Shepard Fairey tarafından çizilen Obama yüzü çizgiye dökülür.

2) Lazer sistemi ile maske oluşturulur.

3) Maskeden morötesi ışın geçirerek, silikon yonga plakasının üstündeki polimer üzerinde desen oluşturulur.

4) Plaka katalizör nanoparçacıklarla kaplanır. Bu katalizörler üzerinde nanotüpler büyüyecek.

5) Kalan polimeri kaldırılır, katalizörleri bırakınca nanobama şekilleri ortaya çıkacak.

6) Katalizör üzerinde nanotüpler büyütülür: sıcaklık artırılır ve içeriye karbon içeren bir gaz salınır.

7) Optik ve elektron mikroskopları ile yapıların fotoğrafı çekilir.

Bakalım Türkiye'de de böyle yüzler görecek miyiz?

Kaynak: 1 , 2 , 3

Artık Karbon Nanotüpler, Grafit Değil!

Sadece başlığı okuyan birisinin, "E herhalde, kimse ikisinin aynı olduğunu söylemedi ki?" demesi çok normal. Benim bu yazıda bahsettiğim husus bilimsel gerçek değil hukuki gerçek.

27 Ekim 2008'e kadar EPA (Çevre Koruma Ajansı) karbon nanotüpleri, grafitlere denk olarak görüyordu. ABD'de ve dünyanın çeşitli yerlerindeki şirketler çok rahat karbon nanotüpleri alıp satabiliyordu. Şirketler bugüne kadar, çeşitli kontroller esnasında malzemenin kurşunkalemdeki grafitle aynı olduğunu söylüyorlardı.

PEN'den Andrew Maynard, 1 yıl önce bu konuyu gündeme getirdiğinde, "karbon nanotüpler grafite, mangalın üstündeki kurumun elmasa benzediği kadar benziyor." diye isyan etmişti, ve bir an önce karbon nanotüplere ve diğer nanomalzemelere ayrı bir muamelede bulunulmasını istemişti.

Nasıl elmas ile grafit aynı atomdan oluşsalar bile farklı bir malzeme olarak görülüyorsa, karbon nanotüpün de ayrı bir malzeme olarak görülmesi lazımdı. Karbon nanotüplerin insan sağlığı için zararlı olma ihtimali olurken, grafitte böyle bir durum yok.

EPA şu bildirisinde 27 Ekim'de karbon nanotüplerin diğer karbon allotroplarından farklı olduğunu ve artık karbon nanotüp üreticilerinin nanotüpleri satabilmesi için üretim öncesi bildirim yapması gerektiğini söylüyor.

Karbon nanotüp - grafit meselesi halledildi, ama daha yığınla sorun var. En bariz olanı: Elementlerin nanoseviyedeki halleri ile makroseviyedeki halleri aynı kabul ediliyor. Ama değil. Eğer olsaydı, nanoteknoloji olmazdı! Bakalım bu sorun ne zaman çözülecek?

Kaynak: 1

Karbon Nanotüpler Bu Sefer Ayakkabı Altlığında

Adidas, 400m koşucusu Jeremy Wariner ile iki yıldan fazla süredir, Lone Star ayakkabısının kabarası üzerinde çalışmış. Lone Star dünyanın ilk karbon nanotüple kuvvetlendilmiş tabana sahip ayakkabısı.

"Lone Star ile Jeremy daha da ileriye gidecek, fiziksel güveni, istikararı ve verimliliği artacak" diyor Adidas İnovasyon Takım Başkanı Mic Lussier.

Daha önce tenis raketi, beyzbol sopası gibi ürünlerde kullanılan karbon nanotüpler, bu sefer ayakkabı altlığında kullanılmış oldu. Bu altlık daha ince ve kuvvetli olduğu için Wariner kendini daha kararlı ve rahat hissedecekmiş, bir de enerji kaybını en aza indirecekmiş. Daha fazla rahat ve güvenin sebebi ise sporcunun ayağının yere daha yakın olması.

Karbon nanotüplerin mekanik ve kimyasal bağları altlığın ömrünü ve bütünlüğünü artırıyor. Yeni altlık Adidas'ın daha önce tasarladığı 3 parçalık tasarımdan daha esnek. Eskisinin üçte biri kalınlığa ve yarısı kadar ağırlığa sahip yeni altlık Adidas'ın ürettiği en hafif altlık.

- Daha önce paylaştığım olimpiyatla ilgili haberler: 1 , 2

Kaynak: 1 , 2

Ağırlık Sensörü Olarak Karbon Nanotüpler

Kaliforniya Berkeley Üniversitesi öğretim görevlilerinden Alex Zettl bugün Nature Nanotechnology dergisinde yayınlanan makalede, ürettikleri karbon nanotüp sensörünü tanıttı. Bu küçük sensörler altın atomlarını sezebiliyorlar. Sensörlerin birgün protein gibi biomolekülleri de sezebileceği düşünülüyor.

Peki karbon nanotüpler nasıl sensör vazifesi görüyor? Karbon nanotüpün bir ucu sabitleniyor ve katoda bağlanıyor, diğer ucu ise anoda. Karbon nanotüpe bir molekül yapıştığı zaman, nanotüp titremeye başlıyor. Bu düzenek havuzlardaki atlama tahtalarına benziyor. Yüzücü atlama tahtasından atlamaya hazırlanırken, atlama tahtası bükülür ve yavaş yavaş titrer. Yüzücü atladıktan sonra ise daha yüksek frekansta titremeye başlar. Aynı şekilde nanotüpe atom bağlandığı zaman rezonans frekansı düşer. Araştırma grubu nanotüpten akım geçiriyor. Nanotüp titremeye başladığı zaman akım değişir, akım değişikliği sayesinde parçacığın kütlesi belirlenir.

Atom tesbiti için karbon nanotüplerin kullanılmasının bir avantajı, yapılan sensörün oda sıcaklığında çalışabilmesi.

Zettl şimdi de sensörünü protein gibi karmaşık moleküllerde deneyecek. Kan gibi birçok molekül içeren malzemeleri analiz etmek için, nanotüp dizinleri oluşturulacak. Her bir nanotüp bir tane antikor bağlanacak ve her sensör böylece ortamdan ilgilendiği molekülü seçecek.

Kaynak: 1

Karbon Nanotüpten Radyo

Northrop Grumman Corporation ve Illinois Üniversitesi şimdi tranzistör teknolojisinin binde biri kadar enerji kullanan ilk tam fonksiyonlu, tamamen karbon nanotüpten yapılmış radyoyu ürettiler. Dr. John Przybysz, " Daha önceki araştırmalar karbon nanotüp tranzistörlerinin çok hızlı ama çok az enerji harcayan özelliklere sahip olduğunu teorileştirmişti" dedi.

"Karbon nanotüp teknolojisi askeri sensörlerin enerji tüketim konusuna da farklı bir yönden bakmamızı sağladı."

"Bir pili 2 gün yerine, artık 2 hafta kullanabileceğiz bu nanotüp tranzistörler sayesinde." Binlerce yanyana dizilmiş tek katmanlı nanotüpleri yarıiletken ince bir film gibi kullanan grubumuz gerçek radyo frekanslı analog elektroniğini inşa etmek için gerekli tüm malzemelerini; mikser, anten ve yükseltici dahil; birleştirerek bir ilke imza attı." diye konuştu Dr. Hong Zhang,

"Kullanıcı normal radyo yayınlarını, karbon nanotüp rezistörden geçtikten sonra hoparlör veya kulaklıkla dinleyebiliyor" Bir çok nanotüpün bir arada olması gerçekten yüksek bir enerji verimini doğuruyor."

Makaleye şuradan ulaşabilirsiniz.

Polimer Reçineden Karbon Nanotüp

Amerikan Deniz Kuvvetleri bir araştırmanın sonucunda reçineden çok katmanlı karbon nanotüp üretmeyi başardı. Çok katmanlı dediğimiz ise karbon nanotüpü bir rulo olarak düşünürsek, rulonun kaynağı olan kağıt (grafit), bir çok karbon nanotüp katmanın oluşuyorsa, sonuçta elde edilen rulo, yani karbon nanotüp, çok katmanlı olur. Uygulamanın enerji, sensörler, filtreleme, pil, elektronik ekranlar ve nanoelektronik aygıtlar gibi alanlarda etkisi olması bekleniyor.

Karbon nanotüpler, katı bir şekilde, organometallik bileşiklerin ya da metal tuzların seçilmiş yüksek aromalı bileşikler varlığında oluşmuş öncül bileşimlerin termal parçalanması sonucu oluşturulmuş. Bu patentlenmiş yöntemin en önemli yönü ise, karbon nanotüplerin üretiminde yaygın olarak kullanılan, kimyasal buhar biriktirmedeki (KBB) gibi, gaz bileşiklerini kullanmaması; onun yerine de 500 °C 'de karbonlu katıdan karbonizasyon işlemi sırasında oluşmuş metal ve karbon nanoparçacıklar gibi katı maddelerin kullanılması. Çok az organometalik ya da metal bir maddeye ihtiyaç duyuluyor ve arzu edilirse de daha fazla metal kullanılabiliyor.

Katı olarak çok katmanlı karbon nanotüpler ise büyük miktarda birbirine kaynatılabilir film ve fiber üretiminin, çok daha ucuz öncül maddeler ve alet-edavatla yapılmasına izin veriyor, böylece şimdiki metodların (KBB) önündeki ekonomik problem aşılmış oluyor. Günümüzde karbon nanotüplerin yüksek miktarda üretilmesi günlük kullanım için pahalı sayılıyor.

Bu araştırma bir de ilk defa reçineleri karbon kaynağı olarak kullandı.