Malzeme biliminde Karbon elementinin yeri ayrıdır; yumuşak hali grafit, sert hali elmastır. Ancak periyodik tabloda Karbon'un komşuları olan Bor (B) ve Azot (N) atomları bir araya geldiğinde, Karbonun neredeyse birebir kopyası olan ancak çok kritik bir farka sahip bir malzeme ortaya çıkar: Bor Nitrür.
Karbon siyah ve iletkenken, Bor Nitrür beyaz ve yalıtkandır. İşte bu özellik, onu elektronik dünyasında eşsiz kılar. Bu yazıda, "Beyaz Grafen" olarak bilinen Hegzagonal Bor Nitrür'ü (h-BN) ve onun sert kardeşi Kübik Bor Nitrür'ü (c-BN) inceleyeceğiz.
Bor Nitrür, eşit sayıdaki Bor ve Azot atomlarının birleşmesiyle oluşan sentetik bir seramiktir. Doğada bulunmaz, laboratuvar ortamında yüksek sıcaklık ve basınç altında üretilir. Tıpkı Karbon gibi, atomların dizilişine göre farklı "allotropları" (formları) vardır:
Hegzagonal Bor Nitrür (h-BN): Grafite benzer, yumuşak ve kaygandır. "Beyaz Grafen" olarak bilinen form budur.
Kübik Bor Nitrür (c-BN): Elmasa benzer, son derece serttir.
Hegzagonal Bor Nitrür, mikroskobik düzeyde incelendiğinde tıpkı bir bal peteği örgüsü gibi görünür. Grafen ile neredeyse aynı atomik dizilime sahiptir. Ancak elektronikleri yönetme biçimi taban tabana zıttır.
Elektronik cihazların en büyük düşmanı ısıdır. Isıyı uzaklaştırmak için genellikle metaller kullanılır ancak metaller elektriği de ilettiği için kısa devre riski yaratır. "Beyaz Grafen" burada devreye girer: Mükemmel bir elektrik yalıtkanıdır ancak aynı zamanda mükemmel bir ısı iletkenidir. Bu nadir kombinasyon, onu bilgisayar işlemcilerindeki termal macunlar ve elektronik devre altlıkları için vazgeçilmez kılar. Isıyı emer ve atar ama elektriği geçirmez.
Grafit harika bir yağlayıcıdır ancak yüksek sıcaklıkta (oksjenli ortamda) yanar. h-BN ise 900-1000 derece sıcaklıklara kadar yapısını bozmadan yağlayıcı özelliğini korur. Bu yüzden havacılıkta, cam üretiminde ve metal döküm kalıplarında "ayırt edici" (kalıbın yapışmasını önleyen) ajan olarak kullanılır.
Erimiş metale karşı inanılmaz bir direnci vardır. Erimiş alüminyum, magnezyum veya çelik h-BN yüzeyine yapışmaz ve reaksiyona girmez. Bu yüzden potaların ve döküm nozullarının kaplanmasında kullanılır.
Bor Nitrür'ün kullanım alanı sadece ağır sanayi ile sınırlı değildir:
Kozmetik Sektörü: Makyaj malzemelerinin (fondöten, pudra) içinde sıkça "Boron Nitride" ibaresini görürsünüz. Işığı kırma özelliği sayesinde cildi pürüzsüz gösterir (soft-focus effect) ve yağ emici özelliğiyle mat bir görünüm sağlar. Ayrıca cilde ipeksi bir kayganlık hissi verir.
Grafen Elektroniği: Grafen tabakaları tek başına kullanıldığında çok hassastır. h-BN tabakaları, grafen için mükemmel bir "yatak" görevi görür. Pürüzsüz ve yalıtkan yüzeyi sayesinde elektronların grafen üzerinde rekor hızla hareket etmesini sağlar.
Konu Bor Nitrür olunca c-BN'den bahsetmemek olmaz. Yapısal olarak sentetik elmasa benzer ve elmastan sonra bilinen en sert ikinci malzemedir.
Elmas, demir esaslı malzemeleri (çelik gibi) keserken ısınır ve demirle kimyasal reaksiyona girerek aşınır. c-BN ise demirle reaksiyona girmez ve ısıya elmastan daha dayanıklıdır. Bu yüzden sertleştirilmiş çeliklerin işlenmesinde kullanılan kesici uçlar (insertler) genellikle c-BN'den yapılır.
Bor Nitrür, doğanın bize vermediği ama bilimin ürettiği bir harikadır. Bir yanda makyaj çantanızdaki pudranın ipeksi dokusunu sağlarken, diğer yanda elektrikli aracınızın beynini soğutan veya en sert çelikleri kesen teknolojinin kalbinde yer alır. Grafenin yükselişiyle birlikte, onun en iyi ortağı olan "Beyaz Grafen"in önemi de katlanarak artacaktır.
