Nanobilim ve Nanoteknoloji
Şakir ErkoçQuotes
Malzemelerin boyutları bulundurdukları serbest elektronların hareket serbestlikleri ile ilgilidir. Hareket serbestliğinden elektron akımının olabileceği anlaşılır. Eğer serbest elektronlar üç yönde de hareket edebiliyorlarsa o zaman malzeme "3B" (üç boyutlu) yapı olarak adlandırılır, bütün kristal yapılar bu sınıfa girer. Katı madde olarak bilinen yapılar "3B" yapılardır. Eğer serbest elektronlar sadece iki yönde hareket edebiliyorlarsa o zaman malzeme "2B" (iki boyutlu) yapıya sahip demektir. Hemen hemen bütün katmanlı yapılar bu sınıfa girer. Katmanlı yapılarda bir kat bir cins atomdan oluşurken başka bir kat da başka bir cins
atomdan oluşur. Örneğin Silisyum/Germanyum gibi katmanlı
yapılar hep 2B yapılardır. Serbest elektronları tek yönde hareket kabiliyetine sahip olan malzemeler de "lB" (bir boyutlu) yapılar olarak adlandırılır. Nanotel, nanotüp gibi yapılar bu guruba girer. Ayrıca serbest elektronların bulunduğu, ama yapının_ üç boyutla sınırlı olması sebebi ile hareket kabiliyeti olmadığı yapılar da vardır; bunlara da "0B" (sıfır boyutlu) yapılar denir. Nanotop, kuantum nokta, topaklar bu sınıftadır. İlk başta belirli bir elektronik işlevi olamazmış gibi gözükse de, bu tür yapılar kuantum bilgisayarlar da dahil birçok uygulamanın vazgeçilmez bileşenidir
Karbon atomunun elektronlarından ilk ikisinin bağlanmaya hiç etkisinin olmaması, ayrıca ilk iki elektron ile geri kalan elektronların enerjileri arasındaki farkın da büyük olması karbonun farklı yapılar oluşturabilmesini sağlamaktadır. Bu özelliklerde başka bir elementin olmaması karbonu rakipsiz yapmakta ve belki de dünyada hayatın karbon esaslı olması bu sebebe dayanmaktadır.
Nanotüp fiberler gerilmeye karşı en sağlam malzemedir.
Topaklarda, özellikle artı yüklü metal topaklarda, Coulomb Patlaması (CP) olarak bilinen ilginç bir özellik vardır. Bu özellik topağın kararlılığı (sağlamlığı) hakkında bilgi verir. Topaklardaki artı yük fazlalığı bazı hallerde atomlar arasındaki çekici etkileşmeyi yenebilir ve topak atomları bir arada durmakta zorlanır ve topak dağılır. Artı yük fazlalığı aslında elektron kaybı demektir. Topaklar yüksek düzeyde iyonlaştırılırsa (elektron kopartılırsa) artı yükçe zenginleşirler. Elektron azlığı bir bakıma Coulomb patlamasına sebep olur; çünkü topaktan belli sayıda elektron kopartılınca atomlar birbirlerinden ayrılmaktadır.
Kimya dersini özlemişim :')
Karbon periyodik tabloda mevcut elementler içerisinde 0 (sıfır) boyuttan 3 (üç) boyuta kadar izomerleri olabilen tek ve yegane elementtir. İzomer, aynı atom sayısında farklı şekillere sahip olabilen yapılardır. Karbon üç boyutlu (3B) yarı iletken elmas yapıdan iki boyutlu (2B) yarı metalik grafite, bir boyutlu (1B) iletken ve yarı iletken nanotüplere ve sıfır boyutlu (0B) nanotoplara kadar farklı kararlı yapıları ve birçok ilginç özellikleri olan harikulade ve yegane elementtir.
Nanobilim ve/veya nanoteknoloji dendiğinde akla ilk önce karbon nanoyapılar gelmektedir, çünkü bu sahada öncü element karbon atomudur, öncü malzeme de karbon esaslı malzemelerdir.
Kafes yapıdaki karbon toplarına genel olarak "fullerene" adı verilmektedir. Bu adlandırma başlangıçta C60 için düşünülmüş olsa da günümüzde her boydaki karbon toplarına kısaca fullerene denmektedir. Fullerene adı, C60'in yapısının Mimar Buckminsterfullerene'ni yaptığı mimari tasarımlara benzemesinden dolayı mimarın adına izafeten verilmiştir.