Grafen – rewolucja, wytrzymałość i szybkość - Technologie

Grafen to po prostu forma tzw. węgla alotropolowego. Jego budowa przypomina płaskie sześciokątne figury składające się z atomów tegoż węgla.

 

Początki pracy nad nim sięgały końca lat 40. XX wieku. Wówczas opisano już szczątkowe teorie, że jakoby może on istnieć w przyrodzie. A około 1970 roku kolejni naukowcy próbowali udowodnić, że jest szansa, by go wytworzyć. O niezwykłych, unikalnych właściwościach grafenu mówiono natomiast dopiero w 2004 roku.

 

W 2010 roku Konstantin Nowosiołow i Andriej Gejm, z Uniwersytetu w Manchesterze, otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za intensywną pracę i pierwsze metody uzyskania grafenu.

 

Polacy i Grafen

 

Niestety problem polegał na tym, że chałupniczy, teoretycznie prosty sposób wytwarzania go przez tych wybitnych zdobywców prestiżowej nagrody, nie nadawał się do wdrożenia na szeroką skalę w praktyce (za pomocą tzw. taśmy przylepnej Scotch, odrywanie mikroskopijnych płatków od bloku grafitu).

 

Na szczęście w porę przybyli … Polacy, a konkretniej polscy naukowcy pod wodzą dr  Włodzimierza Strupińskiego z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME). W 2011 roku pokazali jak można produkować stosunkowo tani grafen (warstwy o powierzchni kilka tysięcy razy większej niż przekrój włosa) i jednocześnie otrzymywać materiał o najwyższej jakości (technologia epitaksjalna i CVD).

 

Technologia epitaksjalna to tzw. desorpcja krzemu z podłoża z węgliku krzemu w bardzo wysokich temperaturach oraz w warunkach wysokiej próżni. Na powierzchni takiego podłoża po uwolnieniu warstwy krzemu pozostaje tylko warstwa grafitowej odmiany węgla.  Druga metoda to chemiczne osadzanie w fazie gazowej (CVD, z ang. chemical vapour deposition).

 

Jak wyjaśnia m.in. fizyk dr Tomasz Różek: „Nie jest nowością to, że po raz pierwszy wyprodukowaliśmy grafen. Innowacją jest to, że nauczyliśmy się z niego robić większe elementy i jako jedyni mamy opracowane metody do takiej produkcji”. Każda z tych metod musi być jednak ciągle ulepszana. Bowiem do wyprodukowania milimetrowego stosiku grafenu, potrzebnych jest aż miliona warstw włożonych jedna na drugą!

 

Właściwości

źródło: www.geek.com

 

Grafen można wykorzystać w wielu dziedzinach (od elektroniki po medycynę), gdyż posiada niesamowite właściwości. Po pierwsze - jest to materiał bardzo wytrzymały (około 100 razy twardszy od stali), elastyczny i do tego rozciągliwy. Jego grubość jest równa jednemu atomowi (forma dwuwymiarowa – siatka przypominająca np. plaster miodu). Po drugie - posiada również właściwości bakteriobójcze. No i ostatnia ważna cecha: świetnie przewodzi prąd. Czego chcieć więcej?

 

Zastosowanie

 

Tranzystory, giętkie ekrany, procesory … lista będzie długa. Na sto procent grafen zastąpi krzem w komputerowych elementach. Dzięki czemu, uwaga! - komputer przyspieszy aż 500 razy (grafen przewodzi prąd 30 razy szybciej).

 

Grafen nie tylko ulepszy świat elektroniki. Prawdopodobnie stanie się też doskonałą bronią do walki z komórkami nowotworowymi. Może przylegać do nich i tworzyć wokoło cieniutką powierzchnię, odcinając dostęp tlenu oraz składników odżywczych. Krótko mówiąc: śmierć rakowi dzięki grafenowi!

 

Należy pamiętać, że sam grafen pomimo swoich właściwości jest jedynie swoistą podstawą. Dopiero z niego tworzy się różne oryginalne przedmioty. Jak choćby nanorurka czy fulereny, których główną funkcją będzie transport leku we wskazane miejsce w organizmie.

 

Jak więc można przypuszczać grafen zrewolucjonizuje przyszłość, nasze życie i naukę. Czyżby kolejny raz, szybko postępujące odkrycia i nowe technologie, spowodowały, że wyrażenie science fiction zostanie pozbawione słowa fiction?

 

 

Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu za zgodą Altao.pl. Kup licencję