Nanoteknoloji ve malzeme bilimi alanındaki son gelişmeler, endüstriyel yüzey kaplamalarında ezber bozan çözümlerin kapısını aralıyor. Surrey Üniversitesi ve Graz Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar, Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışmalarında, suyun 2 boyutlu malzemeler üzerindeki davranışına dair şaşırtıcı bir keşfe imza attı. Petek yapılı iki ultra ince malzeme olan ‘grafen’ ve ‘altıgen bor nitrür’ (h-BN) üzerinde yapılan testler, su moleküllerinin yüzeyle etkileşiminin atomik düzeyde nasıl kontrol edilebileceğini ortaya koydu.
MOLEKÜLER DÜZEYDE BEKLENMEDİK HAREKET
Grafen, elektriksel iletkenliğiyle elektronik cihazlar ve bataryalar için vazgeçilmez bir adayken; ‘beyaz grafit’ olarak bilinen h-BN, yüksek performanslı bir yalıtkan olarak öne çıkıyor. Araştırmacılar, bu iki malzeme arasındaki ince yapısal farkın, suyun hareketini tamamen değiştirdiğini belirledi.
Grafen üzerinde su molekülleri sabit noktalar arasında zıplayarak hareket ederken; h-BN üzerinde suyun pürüzsüz bir şekilde yuvarlandığı, adeta bir yüzeyde ‘yürüdüğü’ gözlemlendi. Dr. Marco Sacchi, bu durumu, "Suyu basit bir bileşen olarak düşünürüz ancak moleküler düzeyde olağanüstü davranıyor. Molekülün zıplamak yerine yürümesi tamamen beklenmedikti" sözleriyle değerlendirdi.
HAVACILIK VE ENERJİ SEKTÖRÜ İÇİN KRİTİK
Bu keşif, sürtünmeyi, ıslanmayı ve buz oluşumunu kontrol eden yüzeylerin tasarlanması açısından sanayiye yeni ufuklar açıyor. Özellikle uçak kanatlarında buzlanmayı önleyen daha dayanıklı kaplamalar ve enerji verimliliğini artıran kendi kendini temizleyen güneş panelleri üretimi, bu teknolojinin ilk somut çıktıları olabilir.
Graz ekibi, helyum spin-eko spektroskopisi adı verilen hassas bir teknikle moleküler hareketi izlerken, Surrey ekibi gelişmiş simülasyonlarla süreci modeledi. Çalışmalar, özellikle malzemenin nikel gibi bir metalle desteklendiğinde suyun h-BN üzerinde daha az sürtünmeye maruz kaldığını kanıtladı. Grafende ise alttaki metal desteğin sürtünmeyi artırdığı tespit edildi.
TUZDAN ARINDIRMA VE YAĞLAMA TEKNOLOJİLERİ
Graz Teknoloji Üniversitesi Kıdemli Araştırmacısı Dr. Anton Tamtögl, doğru malzeme ve alt tabaka seçimiyle suyun hareketinin ayarlanabileceğini vurguladı. Tamtögl, "Bu bilgiler, nanometre ölçeğinde suyu manipüle etmeye dayanan teknolojileri; gelişmiş kaplamalardan yeni nesil yağlayıcılara ve tuz giderme membranlarına kadar dönüştürebilir" ifadelerini kullandı. Bilim insanları, atomik yapıdaki en küçük değişikliğin bile suyun davranışını yönetmede anahtar rol oynadığını belirtiyor.
