Bilim Dünyasının ‘Harika Malzeme’ Olarak Tanımladığı Grafen Nedir, Ne İşe Fayda, Ziyanları Nelerdir?

20. yüzyıl ve öncesi daha çok keşiflerle geçti yani var olan şeyleri keşfettik. 20. yüzyıl sonrası ise sözün tam manasıyla bir icatlar çağı oldu zira keşfettiğimiz şeyleri kullanarak yeni şeyler ortaya çıkardık. İşte grafen de bu icatlardan bir tanesi. Aslında bir tıp karbon eseri olan grafenin icadı için uzun yıllardır çalışmalar yapılıyordu lakin tam manasıyla ortaya çıkışı epeyce yakından tarihlidir. 

Grafenin bu kadar çok önemli olmasının sebebi ise neredeyse bildiğimiz her gereçten daha ince ve daha sağlam olmasıdır. Bu nedenle olağanüstü gereç olarak da anılan grafenin neredeyse şeffaf olması ise birtakım kuşkular doğurdu zira bu madde içimize girebilir ve ne istenirse onu yapabilir. Gelin işe bilimin penceresinden bakalım ve grafen nedir, ne işe fayda, ziyanları nelerdiri soruların karşılıklarını arayalım.

Önce şu malzemeyi bir tanıyalım; Grafen nedir?

En temel tarifiyle grafen, kristal karbon atomunun iki boyutlu ve altıgen biçimindeki bir formudur. Bu altıgen yapılar tek başına olabileceği gibi birleşerek bir cins bal peteği görünümü elde edebilir ve böylelikle materyal genişler. Karbon atomunu kurşun kalemdeki grafit ve elmas hususundan hatırlayabiliriz. İşte grafen, karbon atomunun benzeyenşekilde sentezlenmiş bir formudur.

Grafen yeni icat edilmiş bir materyal mi?

Aslında Kanadalı bir teorik fizikçi olan Phillip Russel Wallace, 1940’lı yıllarda tek atomlu bir karbon yapısı geliştirmişti. teoride kalan bu fikir pek çok bilim insanına uygulanabilir gelmedi. Andre Geim ve Konstantin Novoselov isimli iki fizikçi 2004 yılında bu maddeyi sentezlemeyi başardılar ve 2010 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldüler. İkili, karbon atomlarını bir çeşit silikon dioksit katmanına aktararak grafeni izole etmeyi başarmışlardı. 

Grafeni eşsiz yapan pek çok özelliği var:

Öncelikle grafen iki boyutlu bir karbon formu, bu nedenle son derece kullanışlı. Neredeyse tamamen şeffaf ve son derece esnek, üstelik iletken. Çok ama çok hafif bir gereç olan grafenin en dikkat çeken özelliği ise çelikten 200 kat daha güçlü olması. Tüm bu özellikleri onu bilhassa teknoloji dünyasında vazgeçilmez bir kusursuz materyal yapmak için kâfi de artar bile. 

Grafen nerelerde kullanılır? İşte önümüzdeki yıllarda sık sık görmeyi beklediğimiz grafen kullanım alanları:

• Güneş gücünde yüksek performanslı pillerde
• Giyilebilir teknoloji bataryalarında
• Nükleer santrallerde soğutucu olarak
• Termoelektrik santrallerinde enerji tasarrufu için
• Alkol distilasyonu sürecinde süratli damıtma amacıyla
• Yakıt hücrelerinde performans arttırıcı olarak
• Kemoterapi ilaçlarını hücreye taşımak için
• Kanserli hücreleri tespit için
• DNA iyileştirmelerinde
• Anormal hücre tespit ve tedavisinde
• Diyabet izleme sürecinde
• Diyalizde geçirilen süreyi azaltmada
• Kemik ve diş implantasyonunda
• Doku mühendisliğinde
• UV düzeylerini tespit etmede
• Beynin elektriksel aktivitelerini tanımada
• HIV tanısında
• Farklı tespitler için biyosensör olarak
• Bakteri öldürücü madde olarak
• Bir cins doğum denetim tekniği olarak
• Konuşma ve duyma engeli olanlar için biyo-entegre cihazlarda
• Vücut taramalarında
• LED gibi ışık üretimlerinde
• Transistör olarak bilgisayar hızlandırmada
• Su geçirmez ürünlerde
• Giyilebilir elektronik ürünlerde
• Dokunmatik ekranlarda
• Gelişmiş esnek ekranlarda
• Sabit disk ve depolama alanlarında hafıza genişletmek için
• Elastik robot parçalarında
• Süper iletken olarak
• Optik iletişim malzemelerinde
• Optik sensörlerde
• Güvenlik sensörlerinde
• Gıda ambalajlarının hijyeni için
• Su arıtma sistemlerinde
• Tuzdan arındırma sistemlerinde
• Bitki sensörlerinde
• Gıda güvenliği önlemlerinde
• Çok daha güçlü ayakkabılarda, kasklarda, giysilerde, spor gereçlerinde ve gibi ürünlerde
• Daha sağlam inşaat materyalleri için
• Tüm elektronik ürünleri sağlamlaştırma amacıyla
• Otomotiv başta olmak üzere tüm ulaşım araçlarını esnek ve güçlü yapmak için
• Askeri ürünlerde

Durun durun çabucak heyecanlanmayın. Evet, grafen bu listedeki birtakım alanlarda çoktan kullanılmaya başladı ama pek çoğu şimdi yalnızca tasarım aşamasında. Bazı alanlarda grafen kullanım patentleri alındığı biliniyor ancak bilhassa tıp alanındaki kullanımı için daha uzun yıllar beklemek gerekecek. 

Grafen ziyanları son derece korkutucu olduğu için hakkında ortaya atılmış pek çok farklı komplo teorisi var:

Şu noktaya kadar tüm anlattıklarımız grafen hakkında ortaya atılan bilimsel gerçekler yahut dayanaklı teoriler olduğu için açıkçası konu hakkındaki herhangi bir ispatı olmayan komplo teorilerinden bahsetmeyi uygun bulmuyoruz. Yok dondurmaya koymuşlar, yok aşıyla bize enjekte etmişler, yok hepimizi maymun yapacaklarmış. Sayın okuyucu, şu an bu türlü tezlerin tek bir ufacık delili bile yok.

Grafenin ziyanları yok mu, elbette var! Üstelik birtakım ziyanları sahiden de öldürücü olabilir. Sonuçta karbon atomundan yani bir kimyasal husustan bahsediyoruz. Bu cins bir malzemeyi daima soluduğunuz zaman akciğer kanseri riski kaçınılmaz. Daima cildinize bedelse cilt hücreleriniz ölür. Üretildiği fabrikadan dışarı salınırsa etraftaki tabiat tamamen yok olur. Yani evet, grafen hakikaten de ziyanlı bir hususa dönüşebilir.

Tamam işte zararlıymış haydi gidelim grafen fabrikalarını yıkalım diye düşünüyorsanız lütfen sakin olun. Emin olun şu an bu yazıyı okuyor olduğunuz aygıtta kullanılan hususların büyük kısmı de benzer tesirler yaratabilir. ama bu tesirler yok olsun diye sayısız süreçten geçiriliyor. Tek sorun, grafen için şimdi bu kadar işlem geliştirilmedi. Zati tam da bu yüzden grafen kullanımının yaygınlaşması lakin gelecekte mümkün olacak. 

Sonuç: Grafen şeytan mı melek mi?

Öncelikle şunu kabul edelim, grafen süper bir icat. Çok ince, neredeyse şeffaf, iletken ve yetmezmiş gibi inanılmaz güçlü. Emin olun muhtemelen canlı canlı şahit olacağımız bir gelecekte grafen kullanılarak üretilmiş eşyaların bırakın hayatımızı kolaylaştırmasını, sözün tam manasıyla hayat kurtardığını göreceğiz.

Grafen kusursuz bir malzemebir mucize mi, tabii ki hayır. Üstte saydıklarımızın yanında belki daha keşfedemediğimiz sayısız zararı olabilir. ama her şeyin esasen denetim altına alınmazsa birtakım ziyanları var. Çok Önemli olan, bunların denetim altına alınabiliyor olması. Fakat emin olun sigara içip, hazır besinlerle beslenip, hareketsiz yaşayıp, günde yirmi saat ekrana bakmak her gün bir avuç grafen yemekten daha büyük zarar veriyor. 

Bilim dünyasında şahane materyal olarak isimlendirilen grafen nedir, ne işe fayda, ziyanları nelerdir gibi merak edilen soruları yanıtladık. Tüm anlattıklarımız bugün grafen hakkında bilinen bilimsel gerçeklerdir. Tahminen yarın tüm bu anlattıklarımız değişecektirzaten bilimin hoşluğu de bu değil mi?