KimyaMakalelerNanoteknolojiTeknoloji

Grafen Balon ile Soy Gaz Tespiti Yapılabiliyor

Delft Teknoloji Üniversitesi ve Duisburg-Essen Üniversitesi  bilim insanlarının yaptığı yeni çalışmada, atom inceliğindeki grafenin hareketinden yararlanarak soy gazları tespit etmeyi başardı. Bilindiği gibi soy gazlar reaktif olmadığından diğer maddelerle tepkimeye girmiyor. İşte bu nedenle soy gazları tespit etmek oldukça zor.  

Grafen sadece bir tabaka karbon atomlarından oluşan süper ince bir malzemedir. İşte bu atomik incelik, gazlar ve sıvıları süzen mükemmel bir filtre görevi görebilir. Fakat grafen tek başına geçirgen olmadığından, malzemede küçük delikler açtığınızda geçirgen olabiliyor. Ayrıca grafen yüksek strese dayanımıyla biliniyor. İşte bu iki özellik bir araya geldiğinde yeni nesil gaz sensörleri için mükemmel bir zemin oluşturuyor.

Nano Balonlar

Bilim insanları 0,7 nm kalınlığında iki tabakalı mikroskobik balonlar kullandı. Bu balonlarda 25 nm çapında nanopore delikleri açarak gaz tespiti yapabiliyor. Sonra lazer kullanarak balonun içindeki gaz ısıtılarak genişletiliyor. Basınçlı gaz bu deliklerden dışarı kaçıyor. “Aynen bir balonun havasının kaçarak inmesi gibi. Balonun inme süresini ölçüyoruz. Bu o kadar çabuk oluyor ki, saniyenin 1/100.000’de gerçekleşiyor. Asıl enteresan olansa, bu zamanın uzunluğu gazın türüne ve deliklerin boyuna göre değişiyor. Örneğin, helyum yüksek moleküler viskoziteli hafif bir gaz olduğundan, ağır ve yavaş bir gaz olan kriptondan 5 kat daha hızlı balondan kaçıyor,” diyor TU Delft’den araştırmacı Irek Rosłoń. Bu metot sayesinde gazların kütlesi ve moleküler hızından yola çıkılarak, büyük ve hantal kütle spektrometreleri kullanmadan gazlar ayırt edilebiliyor.

Gaz pompalama

Grafen balonları 100 kHz yüksek frekanslardaki optotermal kuvvetlerle çalıştırılıyor bu da gazın çok hızlı pompalanarak, nano gözeneklerden çıkmasına neden oluyor. Gazın geçişi grafenin mekanik hareketine bakılarak incelenebilir. Düşük pompalama frekanslarında gazın kaçışı için, çok zamanı oluyor ve grafenin hareketi çok etkilenmiyor. Bununla beraber pompalama frekansı yükseldiğinde membranda büyük miktarda çekme oluyor özellikle de gazın balonu terk ettiği anlarda. “Bu farklı frekansları ölçerek çekmenin pikini(zirve) bulabiliriz. Bir pikin gözlemlendiği frekans, gazın geçiş hızına karşılık geliyor”

Araştırmacılar bu fikri daha da genişleterek nano kanallarda gaz akışını incelemeyi planlıyor. Balona uzunca bir kanal bağlamak gazların kaçışını zorlaştıracaktır. İnme süresinin uzaması gazın nano kanallardaki akışkan mekaniğini derinlemesine inceleme fırsatı verecektir.

Bu araştırma sayesinde grafenin engin özellikleri kullanarak yeni nesil gaz sensörleri ve cihazlar yapılabilecek. Gelecekte küçük, ucuz ve stabil sensörler yapılarak hava kalitesi görüntüleme ya da gaz karışımlarını tespiti için endüstriyel uygulamalar doğabilir.

Referans ve İleri Okuma :

I. E. Rosłoń et al. High-frequency gas effusion through nanopores in suspended graphene, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-19893-5

Daha Fazla Göster

Oğuz Sezgin

Bir bilim sever ve kimyager olarak, internetteki eksikliği görerek Gerçek Bilim’i 2012'de kurdum. Bu sitede gördüğünüz pek çok bilim ve teknoloji haberini oldukça ciddi kaynaklardan toplayarak sizin için araştırıyor, çeviriyor ve derliyorum. Gerçek Bilim'deki diğer yazarlar ve ben, her gün baş döndürücü şekilde gelişen bilim ve teknoloji haberlerini size aktarmaktan kıvanç duyarız.

İlgili Makaleler

Bir Yorum

  1. Geri bildirim: Grafen Balon ile Soy Gaz Tespiti Yapılabiliyor - My Blog

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Başa dön tuşu

Reklam Engelleyici Algılandı

Lütfen sitenin tek gelir kaynağı olan reklamları görmezden gelmeyin, adblock ücretsiz websitelerini bitirecek tek şeydir.