Araştırmacılar, grafene benzer ancak daha karmaşık bir mikro yapıya sahip yeni bir karbon ağı öngördüler; bu da daha iyi elektrikli araç bataryalarına yol açabilir. Grafen, tartışmasız en ünlü sıra dışı karbon formudur. Lityum iyon pil teknolojisi için potansiyel yeni bir oyun kuralı olarak değerlendirilmiştir, ancak yeni üretim yöntemleri sonunda daha fazla güç gerektiren piller üretebilir.
Grafen, her bir karbon atomunun üç bitişik karbon atomuna bağlanarak minik altıgenler oluşturduğu bir karbon atomları ağı olarak düşünülebilir. Bununla birlikte, araştırmacılar bu doğrudan petek yapısına ek olarak başka yapıların da oluşturulabileceğini tahmin ediyorlar.
Bu, Almanya'daki Marburg Üniversitesi ve Finlandiya'daki Aalto Üniversitesi'nden bir ekip tarafından geliştirilen yeni bir malzemedir. Karbon atomlarını yeni yönlere doğru yönlendirdiler. Bifenil ağı olarak adlandırılan bu yapı, grafenden daha karmaşık bir ızgara olan altıgenler, kareler ve sekizgenlerden oluşmaktadır. Araştırmacılar, bu nedenle, önemli ölçüde farklı ve bazı açılardan daha arzu edilen elektronik özelliklere sahip olduğunu söylüyorlar.
Örneğin, grafen yarı iletken özelliği nedeniyle değerli olsa da, yeni karbon ağı daha çok metal gibi davranıyor. Aslında, sadece 21 atom genişliğinde olan bifenil ağının şeritleri, elektronik cihazlar için iletken teller olarak kullanılabilir. Bu ölçekte grafenin hala yarı iletken gibi davrandığına dikkat çektiler.
Makalenin baş yazarı şunları söyledi: "Bu yeni tip karbon ağı, lityum iyon piller için mükemmel bir anot malzemesi olarak da kullanılabilir. Mevcut grafen bazlı malzemelerle karşılaştırıldığında, daha yüksek bir lityum depolama kapasitesine sahiptir."
Lityum iyon pillerin anotu genellikle bakır folyo üzerine yayılmış grafitten oluşur. Yüksek elektriksel iletkenliğe sahiptir; bu, lityum iyonlarının katmanları arasına geri dönüşümlü olarak yerleştirilmesi için gerekli olmasının yanı sıra, potansiyel olarak binlerce döngü boyunca bunu yapmaya devam edebilmesi açısından da önemlidir. Bu, onu son derece verimli bir pil haline getirmenin yanı sıra, bozulmadan uzun süre dayanabilen bir pil yapar.
Ancak, bu yeni karbon ağına dayalı daha verimli ve daha küçük alternatifler, pil enerji depolamasını daha yoğun hale getirebilir. Bu da lityum iyon piller kullanan elektrikli araçları ve diğer cihazları daha küçük ve daha hafif hale getirebilir.
Ancak, grafen gibi, bu yeni versiyonun büyük ölçekte nasıl üretileceğini bulmak bir sonraki zorluk. Mevcut montaj yöntemi, karbon içeren moleküllerin başlangıçta birbirine bağlı altıgen zincirler oluşturduğu son derece pürüzsüz bir altın yüzeye dayanıyor. Daha sonraki reaksiyonlar bu zincirleri birleştirerek kare ve sekizgen şekiller oluşturuyor ve nihai sonucu grafenden farklı kılıyor.
Araştırmacılar şu açıklamayı yaptı: "Yeni fikir, grafen yerine bifenil üretmek için ayarlanmış moleküler öncüller kullanmaktır. Şimdiki hedef, özelliklerinin daha iyi anlaşılabilmesi için daha büyük malzeme levhaları üretmektir."
Yayın tarihi: 06 Ocak 2022
