Nurtopu Gibi Karbon Molekülümüz Oldu

Karbon Kulübü’ne yeni bir molekül eklendi. Yalnızca 18 karbon atomundan oluşan siklo[18]karbon, böylece, uzun zamandır süren bir tartışmaya da son verdi: Karbon atomları, bir halka oluşturacak biçimde dizilebilir miydi?

Şimdilik sadece çok katı koşullar altında elde edilebilen molekül, -5 Kelvin, yani yaklaşık -268 C^o sıcaklıkta gözlendi. Halkayı oluşturmak, işin yalnızca bir kısmıydı; molekülü oluşturduktan sonra, etrafındaki başka elementlerle tepkimeye girerek form değiştirmesini engellemek, bilim insanlarının epey zamanını aldı. Karbon atomları, ince bir tuz tabakası üzerinde çalışıldı, çünkü tuz, kimyasal olarak epey tepkisiz bir madde ve odaktaki karbon atomlarıyla etkileşime girmedi. Laboratuvarda daha önce yapılan denemeler, çalışması pek mümkün olmayan bir uçucu gaz meydana getiriyordu.

Halka, atomik kuvvet mikroskobu (atomic force microscopy – AFM) adı verilen bir cihaz ile oluşturuldu. IBM Research ve Oxford Üniversitesi araştırmacıları, 6 oksijen atomuna bağlı 24 karbon atomu içeren bir molekül ile (C₂₄O₆) işe başladı.  AFM’nin ucuna elektrik akımı vererek, CO gruplarını molekülün geri kalanından ayırdılar. Böylece, teorik olarak mümkün olan istikrarlı en küçük halka yapısı, 18 karbon atomuyla elde edildi. Görüntüleme ve analizlerse, her biri ikili bağ oluşturan düzenli bir yapıdan ziyade, molekülün değişmeli olarak tekli ve üçlü bağ kuran karbon atomlarından oluştuğunu tespit etti.

Karbon atomları, birbirleriyle kurdukları bağa göre, farklı biçimlerde, çok çeşitli bileşikler oluşturabilir: üç boyutlu, düzenli bir kristal yapı halindeki elmas (dörtlü bağ); tek bir atom kalınlığında, petek formunda bir yaprak biçimindeki grafen; grafen katmanlarının üst üste bindirilmesiyle elde edilen grafit veya rulo haline getirilmesiyle oluşan nanotüpler… Her biri, yapısal özelliklerine göre, farklı amaçlarla kullanılabiliyor.

siklo[18]karbon ise, yarı iletken bir malzeme olarak teknoloji dünyasındaki yerini alacak gibi. Nano ölçekte yarı iletkenler, bu aralar birçok bilim insanının odağında, çünkü atom ölçeğinde transistörler veya Boole fonksiyonları yürüten mikro bilgisayar parçalarında kullanılma potansiyelleri yüksek.

Ayrıca, atom manipülasyonu yöntemiyle molekülleri birbirine bağlayarak, ileride çok daha karmaşık karbon yapıların meydana getirilebileceğini gösteren bir öncü başarı da elde edilmiş oldu. Moleküler elektronik alanındaki gelişmeler heyecanlandırıcı, çünkü yapay zekâ gibi büyük işlem gücü gerektiren bilgisayarlar için, oldukça ümit verici malzemeler keşfediliyor.