Grafen – co nam może dać?

Molekularna struktura grafenu widziana pod mikroskopemCoraz wyraźniej słychać głosy, że już niedługo za sprawą grafenu na naszych oczach wydarzy się zupełnie nowy przewrót technologiczny. Dzięki niemu czeka nas szereg udogodnień w świecie komputerów aż po rozwój medycyny. Pomimo tego, że od wyodrębnienia czystego płatka grafenu po raz pierwszy z grafitowej płytki minęło dopiero dziesięć lat, to już możemy mówić o rewolucji. Stąd też warto bliżej przyjrzeć się tej technologii przyszłości.

Spyta więc ktoś czym właściwie jest grafen? Grafen to taka przezroczysta i do tego niezwykle cieniutka węglowa powłoka. Charakteryzuje się ona doskonałą elastycznością, przezroczystością, a do tego jak nic innego przewodzi prąd elektryczny. Grubość tego niezwykłego materiału to ledwie pojedyncza warstwa atomów, które są uporządkowane w strukturach przypominających te znane z plastra miodu.

Jak już to zostało wcześniej wspomniane grafen jest pochodną grafitu. Ten z kolei zbudowany jest z jednoatomowych powłok skontaminowanych ze sobą atomów węgla. Ta wiedza była już znana od lat 60-tych XX wieku. Taką pojedynczą warstwę nazwano grafenem, lecz nikt nie był wówczas w stanie go wyizolować pojedynczych warstw atomów węgla. Udało się to dopiero w 2004 roku Konstantinowi Nowosielowowi oraz Andriejowi Geimowi pracujących w University of Manchester. Wspomniani naukowcy za swoje osiągnięcia dotyczące grafenu w 2010 roku otrzymali nagrodę Nobla. Do najważniejszych właściwości jakie odkryli oni w grafenie należy fakt, że prąd przepływa w nim bez żadnych przeszkód i odbywa się to bardzo szybko. Stąd też zaczęto widzieć w grafenie jeden z najlepszych przewodników elektryczności, co czyni go optymalnym komponentem do produkcji elektroniki. Coraz głośniej zaczyna się mówić o tym, że ten rewolucyjny materiał ma wyprzeć krzem z komputerów. Jak na razie największym problemem jest wytworzenie tego surowca w masowej ilości. Stąd też trwa ogólnoświatowy wyścig mający na celu wyłonienie światowego potentata, który zrobi to możliwie najbardziej ekonomicznie i wydajnie.

Godne odnotowania jest to, że wśród czołówki krajów zajmujących się wspomnianym surowcem jest Polska. Za sprawą niezwykle efektywnej pracy rodzimych naukowców jesteśmy w stanie produkować grafen charakteryzujący się znacznie większą jakością niż konkurencja. Nasi naukowcy udoskonalili metodę produkcji grafenu. Początkowo wykorzystywali oni węglik krzemu podgrzany do temperatury ponad 1500 st. C. Tego rodzaju działanie prowadzi do odparowania krzemu i powstania cienkiej warstwy węgla, czyli właśnie grafenu. To jednak nie była najwyższej jakości technika wytwarzania grafenu. Jednak nasi rodacy zaczęli jego produkcję w oparciu o zupełnie nową metodę tj. poprzez osadzanie chemiczne. W tym wypadku nie występuje odparowanie krzemu, co sprawia, że płytki grafenu są powtarzalne i bez jakichkolwiek uszkodzeń. Polscy badacze opanowali produkcję dużych arkuszy owego materiału. Są to płaty o powierzchni 30 x 30 cm, a zatem nadają się one wręcz idealnie do powszechnego wykorzystania chociażby w elektronice. To ogromny przełom, ponieważ niedawno nie do pomyślenia było zrobienie arkusza grafenu większego niż paznokieć.

Jak to już kilkukrotnie zostało wspominane największą zaletą grafenu doskonałe przewodzenie prądu oraz danych. Prędkość ich przesyłu jest kilkaset razy większa niż ma to miejsce np. w wypadku miedzi. Stąd też grafen będzie można też wykorzystać przy tworzeniu bezprzewodowej sieci przydatnej do połączenia się z internetem oraz w telefonii komórkowej. Z jego pomocą wspomniane rozwiązania technologiczne staną się znacznie bardziej wydajne. W ten sposób polepszy się sygnał tych urządzeń, który będzie znacznie silniejszy od tego emitowanego przez urządzenia oparte na krzemie. Znikną więc raz na zawsze już kłopoty z brakiem sygnału lub też jego przerywaniem. To jednak nie wszystko, ponieważ grafen może pochwalić się znacznie większą ilością atutów. Ta pochodna węgla jest przynajmniej kilkaset razy bardziej wytrzymała od stali, co oznacza, że jest to jak dotąd najmocniejszy surowiec znany ludziom. Na dodatek przy swojej wytrzymałości jest też niezwykle giętki.

Dodaj komentarz