Atomik seviyede cam, aslında düzensiz bir atom karmaşasıdır. Bu da camı bozuIması ve p∂rç∂I∂nm∂sı kolay bir hale getirir. Kimyagerler ise camın atomlarını belli bir düzende ayarlayarak sağlamlığını elmas ile yarışır hale getirmenin bir yolunu buldular. Çin’deki Yanshan Üniversitesi’ndeki bilim insanlarından oluşan bir ekip, yoğun basıncın altında zayıflamayacak özellikte cam üretebilmek için gerekli olan kritik kristalize biçimdeki şekilsiz karbon oranını buldular.
Bir maddenin mekanik özellikleri kurduğu bağlardan anlaşılabilir. Elmasın ünlü sert yapısı, karbon atomlarının komşu atomlarla kurduğu 4 bağ tarafından belirlenir. Bu bağlar sağlam bir köprü görevi görse de boşta elektron bırakmayarak elması aynı zamanda etkili bir yalıtkan da yapar.
Camsı katıların genelde tekrar eden düzenli bir modelleri yoktur. Genel yapıları, sιvιIarιn partiküllerinin sıcaklık yeterince düştüğündeki haline benzer. Ancak bazen camsı materyaller bileşenlerine bağlı olarak yakından incelendiğinde ilginç yapılara sahip olabilirler. Karışık düzenleri, onları belli teknolojilere daha uygun hale getirir.
Metal temelli camlar bu iki avantajı birleştirerek iletkenliğini korurken kristal metallerin sahip olmadığı bir sağlamlığa sahip olurlar. Ancak camsı haldeki karbonun nasıl hareket edeceğini yalnızca teoriye dayanarak öngörmek zordur. Yanshan ekibi neredeyse 250,000 atmosfere kadar bir basıncın altında karbon atomlarının “buckyball” adı verilen katmanlarını ezip bu ezmeyi de 1000-1200 derece arasında ısıya maruz bırakarak deneyler yaptı.
Kimyagerler, AM-I, II, ve III isimli ürünleri tekrar tekrar testlere tabi tutarak atomların birbirleriyle nasıl bağ kurduklarını saptadı ve hepsinin amorf silikonla karşılaştırılabilecek bir seviyede yarı iletken işlevi gördüklerini kanıtladılar.
Ancak asıl dikkat çeken şey, üçüncü sonuçtan çıkan mekanik özelliklerdi.
Elmas, bilinen en sert maddelerden biridir. Sertliği ölçmek için yapılan Vickers sertlik testinde, metalleri işleyebilmek için elmas uç kullanılır. Metal ne kadar sertse, kuvveti de (gigapascal ile ölçülür) o kadar büyük olur. Doğal ya da laboratuvar üretimi olmasına bağlı olarak bir elması kazıyabilmek için 60 ila 100 gigapascal kuvvet uygulanması gerekir.
(Gigapascal: Pascal, metrik sistemin basınç birimidir. Adını Fransız bilim insanı Blaise Pascal’dan alır. {\displaystyle 1Pa={\frac {1N}{m^{2}}}={\frac {1kg}{m.s^{2}}}} Çok kullanılan çoklu birimle hectopascal, kilopascal ve megapascal’dır. Dünya’da 1 standart atmosfer basıncı 101.325 Pa’dır.)
Camsı madde AM-III ile Vickers sertlik testinde 110-116 gigapascal arasında bir değer elde edildi, bu da onu şimdiye kadar bulunmuş olan en sert şekilsiz katı haline getirdi. Şimdi ise bu maddeyi ticari süreçlerde kullanabilmek için yeterince üretim yapabilmek gerekiyor. Maddenin zaman içinde yüksek basınçlı ortamlarda silikon iletkenlerin yerini alabilecek kadar çok üretimi yapılabilir.
Bu yeni maddenin nasıl tamamen deneyler sonucunda bulunduğu düşünüldüğünde farklı basınç ve sıcaklıklarda grafen gibi diğer karbon alotroplarından bu yeni madde gibi başka maddelerin de bulunması mümkün gözüküyor. Malzeme bilimi, çeşitli şekillerde düzenlenmiş karbon atomlarını kullanmak için yeni dahiyane yollar bulmaya devam ediyor.
AM-III’ün tam olarak ne şekilde kullanılacağı kesin olmasa da madde bir gün elektrik mühendislerinin en iyi dostu haline bile gelebilir.
Bu araştırma, “National Science Review”da yayımlandı.
Doğa Deren Aydın
