Süper ince ve yüksek performanslı işlemcilerin geliştirilmesinden, süper hızlı geniş bant ağların kurulmasına ve esnek güneş panelleri üretilmesine kadar sayısız yeniliğe kapı aralayan grafen, teknoloji dünyasının yeni gözdesi.
Sakladığı potansiyelle teknoloji ve bilimin geleceği için vazgeçilmez hale gelen grafen, birçok dev firmayı da peşine takmış durumda. Grafeni en hızlı işleyebilen firma, önümüzdeki 10 yıl içinde teknoloji piyasası yönlendirebileceği bir güce de kavuşmuş olacak.
Dünyanın dört bir yanındaki üniversitelerde araştırılan, IBM, Nokia ve Samsung gibi firmaları özel laboratuvarlar kurmaya teşvik eden grafeni bu kadar çekici kılan, sakladığı sayısız özellik.
ABD’nin Columbia Üniversitesi tarafından 2008 yılında ‘dünyanın en sert materyali’ ilan edilen grafen, aslına bakarsanız karbon atomunun altıgen şekle sahip yapılarından sadece bir tanesini temsil ediyor. Çelikten 200 kat daha sert olan grafen, aynı zamanda çok yüksek iletim gücü ve hafifliğiyle teknoloji dünyasının geleceği için gerekli olan tüm özellikleri saklıyor.
Henüz 2011’de 100 GHz işlemci hızında grafen CPU (merkezi işlemci birimi) geliştirileceğini öngören IBM, Ekim 2012’de gerçekleştirdiği önemli başarıyla, grafenin gelecekte tüm elektronik cihazlarda yer almasını sağlayacak ilk önemli adımı attı. Araştırmada, moleküllerin kimyasal bağları atomun 100’de 1’i çözünürlüğünde gözlemlendi. Böylece, grafenin incelenmesi ve geliştirilmesini sağlayacak yöntemlerin de önü açılmış oldu.
Stanford Üniversitesi, IBM’in başarısından bir ay sonra grafen kullanılarak esnek güneş panelleri geliştirdi. Fotovoltaik panellere kıyasla daha etkin olan ve esneme özelliği sayesinde her yüzeyde kullanılabilen karbon güneş panelleri, grafenin yeşil enerjide ne kadar etkili olabileceğine dair ilk önemli örneği oluşturdu.
Mobil dünyada grafen atılımı
Elde edilen ilk başarıların ardından, teknoloji devleri grafen araştırmalarına büyük yatırımlar yapmaya başladı. Graphene Flagship adlı konsorsiyumdan Şubat 2013’te 1.35 milyar dolar bütçe alan Nokia, 2 boyutlu materyalin bir gün Microsoft cihazlarında yer edinebilmesi için çalışmaya başladı. Nokia Ar-Ge biriminin başında yer alan Jani Kivioja, ‘grafenin birçok materyal ve ürün geliştirilmesinde ana kaynak olacağını ve binlerce kişiye istihdam sağlayabileceğini’ belirtti.
Nokia çalışadursun, grafen araştırmalarındaki ilk heyecan verici açıklama Samsung’dan geldi. Güney Koreli teknoloji devi, Nisan ayının başında IBM’in kehanetini doğrulayan bir açıklama yaparak, ‘grafeni elektronik ürünlerde vazgeçilmez kılacak bir yöntem bulduklarını’ duyurdu.
Samsung Gelişmiş Teknoloji Enstitüsü (SAIT), grafen alan etkili transistör (GFET) buluşuyla yakın gelecekte silikon kullanan geleneksel transistörlerin ortadan kalkabileceği sinyalini verdi. Buluş, işlem gücü modern çiplerden katlarca daha yüksek CPU geliştirilmesini sağlayacak olsa da, IBM’in de üzerinde kara kara düşündüğü tek engel, grafenin iletkenliğinin kontrol altına alınamaması.
Yeni nesil işlemciler geliştirilmesinin yanı sıra, grafen giyilebilir teknolojiler için ayrı bir önem taşıyor. Sebebi, esnek cihazların en kritik aşaması olan bükülebilen bataryaların, grafen olmadan gerçeğe dönüşemeyeceği düşüncesi.
Teknoloji grafene neden bağımlı?
Uzay-havacılık ve silah sanayisine kadar yayılacak grafen araştırmaları, Periyodik Cetvel’e yeni element eklemeye çalışan bilim insanlarının önceliği haline geldi. Grafenin beş ana özelliğine kısaca değinirsek, neden 21’inci yüzyılın en öncelikli materyali konumuna geldiğini de anlayabiliriz:
- Plastik kadar esnek: Grafenin elmastan bile sert olduğunu teyit eden Columbia Üniversitesi, aynı zamanda maddenin yüzde 20 oranında esneyebildiğini tespit etmişti. Kısaca, lastik kadar esnek olan grafen, gelecekte kol saatlerinden bantlara, hatta dokunmatik tişörtlere kadar çeşitli giyilebilir teknolojilerin önünü açacak. Su geçirmeme özelliği, elektronik cihazlardaki su geçirmeme teknolojisini ve donanımını gereksiz kılacak.
- En hafif elektronik ürünlere kapı aralayacak: Amerikan Kimya Topluluğu tarafından yapılan araştırmaya göre, bir ons (23.8 gram) grafen, tam 28 futbol sahasını kaplayacak kadar ince bir madde. Kısaca, bir gün kağıt inceliğinde akıllı telefonlar veya tablet bilgisayarlar kullanmaya başlarsanız, hiç şaşırmayın.
- Batarya ömrü artacak: ABD’nin Northwestern Üniversitesi araştırmacıları, grafen ve silikon kullanarak dünyanın en etkin bataryasını geliştirmeyi başardı. Şarjı bir hafta giden bataryanın şarj süresi sadece 15 dakika sürdü. Bu aşamadan sonra yapılması gereken tek şey, grafenin geliştirilecek yeni nesil elektronik cihazlara uygun bataryalar üretilmesi.
- Biyolojik sistemlerle uyum gösterecek: İngiltere’nin Manchester Üniversitesi’nden Dr. Avind Vijayaraghavan’ın araştırmasına göre, grafen insan vücuduyla etkileşime girebilecek özellikte bir madde. Vijayaraghavan, Times’a yaptığı açıklamada, grafenin sinir sistemini tarayabileceğini ve sadece nabız ile kan şekeri ölçmek gibi özelliklerin ötesine giderek, giyilebilir medikal cihazların hücre seviyesine inebileceğini öne sürdü.
- Maliyet ve bolluk: Grafen, teknoloji sanayisinin bulabileceği en ucuz materyallerden bir tanesi. Bu özelliği, üzerinde yapılan araştırmaların da hızla ilerlemesini sağlıyor. Sert olduğu kadar hafif olan grafen, Samsung laboratuvarlarında bir yarı iletken üzerinde tek bir kristal parçası olarak enjekte edildi. Bu sayede, elektrik ve mekanik özelliği artan transistörlerin seri üretimi için kapı aralanıyor.
Bellek kartı devi SanDisk ile en çok grafen patentine sahip olan Samsung, IBM, Intel ve Nokia’nın dahil olduğu yarışta grafeni yeni nesil teknolojilerin ana kaynağı haline getirecek. Yıllık 800 bin metrik ton ile dünya grafen rezervlerinin 3’te 1’ine sahip olan Çin, hızla gelişen sanayiden en çok payı alacak gibi görünüyor.