Sabancı Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezi (SUNUM) araştırmacılarından Doç. Dr. Alp Yürüm ve SUNUM yarı zamanlı araştırmacısı, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Dekan Yardımcısı Prof. Dr. Selmiye Alkan Gürsel ile Sabancı Üniversitesi'nden Buse Bulut Köpüklü ve Dr. Adnan Taşdemir’in Carbon dergisinde yayınlanan “High stability graphene oxide aerogel supported ultrafine Fe3O4 particles with superior performance as a Li-ion battery anode” başlıklı çalışmaları Carbon dergisi Nisan 2021 sayısı için dergi kapağı olarak seçildi.
Konuyla ilgili olarak Doç. Dr. Yürüm, "Bildiğiniz gibi her yeni taşınabilir elektronik cihaz ve elektrikli araba ile daha da iyi performans gösteren pillere ihtiyaç duyuyoruz. Şu an ki Li-iyon malzeme teknolojisi sınıra ulaşmaktadır. Bu sebeple yeni nesil bir malzeme olan magnetit nanoparçacıklara yoğunlaştık. Kapak olarak seçilen çalışmada magnetit ve grafen içeren Li-iyon pili anotları geliştirdik. Geliştirilmiş olan nano magnetit yapılar ile ticari anotlardan yaklaşık 6 kat daha fazla depolama sağlanmıştır." dedi.
Prof. Dr. Selmiye Alkan Gürsel, "Magnetit'in iyi bir kapasitesi olmasına rağmen, tek başına kullanıldığında birkaç çevrim sonra pil kullanılmaz hale gelmektedir. Biz magnetit nanoparçacıkları grafen aerojel içerisinde sentezledik. Bu hafif ve gözenekli karbon yapı magnetiti sarmakta ve kapasitenin yüzlerce çevrim korunmasını sağlamaktır." diye ekledi.
Çalışmanın ilk yazarı, Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik doktora öğrencisi Buse Bulut Köpüklü, "Carbon dergisi malzeme bilimi alanındaki en önemli dergilerden birisidir. Araştırmamızı bu dergide yayınlamış olmak oldukça gurur verici. Bunun yanı sıra çalışmamızın kapak için seçilmiş olması da bizleri ayrıca mutlu etti. Bu proje üzerinde bir seneden uzun bir süredir çalışmaktaydık. Pilin çalışması sırasında, bir geçiş metali oksiti olan magnetitin fiziksel olarak parçalanıp dağılarak elektrottan kopması temel bir sorundu. Bu parçacıkları grafen bazlı aerojel üzerine bağlayarak pil çevrimi esnasında yaşanacak kopmaları engellemiş olduk. Bu parçalanma esnasında oldukça küçülen parçacıklar elektrottan kopmayarak elektrot performansının artmasını sağlamaktadır. Grafen katkısı aynı zamanda malzemenin elektrik iletimini de iyileştirmektedir." dedi. Buse Bulut Köpüklü şu an Münster Üniversitesi Pil Araştırma Merkezi'nde bir işbirliği ile doktora çalışmaları kapsamında yeni nesil elektrot malzemeleri geliştirmeye devam etmektedir. Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik mezunumuz Dr. Adnan Taşdemir, doktora çalışmaları esnasında bu araştırmaya katkı sağlamıştır.
Kapakta kullanılan illüstrasyonda yüksek kapasiteli magnetit ile grafen aerojel arasındaki sinerjik etkileşim gösterilmektedir. Bu etkileşim sonucunda hibrit malzeme Li-iyon pillerinde bir anot olarak yüksek performans göstermektedir. Magnetit nanoparçacıkların grafen tabakaları içerisinde tutunması parçalanmalarla yüzeyden kopmayı engellemektedir. Aynı zamanda grafen yapının elektriksel iletkenliğini de geliştirmektedir.
"Carbon" Elsevier'in multidisipliner yüksek etkili (8.821) bir dergisi olup karbon malzemeler üzerine yayın yapmaktadır. Bu yüksek itibarlı dergi, Scopus’un en yüksek %10 listesinde de yer almaktadır. Bu karbon bileşiklerine verilebilecek en tipik örnekler karbon nanotüpler, karbon nanofiberler, grafitik yapılar, camsı karbonlar ve grafen malzemeleridir. Dergide bu malzemelerin birçok değişik alanda uygulamasına rastlanmaktadır. Bu alanlar arasında tıp, kataliz, elektronik, çevre ile enerji depolama/dönüşümü en çok ilgi görenleridir.
Yayın doi: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.12.049
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008622320312264