Grafen
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Grafenul, pronunţat cu accent pe a doua silabă (gra-'fen), este un material făcut din carbon pur. Prezintă o organizare moleculară geometrică perfectă, în forma unei foi plane cu un singur start de atomi de carbon, legaţi între ei ca o plasă, după un sistem hexagonal în formă de fagure (inele de benzol). Se mai poate spune că este vorba de un cristal bidimensional stabil. A fost descoperit şi izolat de curând, în anul 2004, ca fiind o parte constituentă a oricărui corp făcut din grafit, cum ar fi de exemplu şi minele banale de creion. Din această cauză este chiar de mirare că grafenul nu a fost decoperit mai devreme. Descoperitorul său este profesorul olandez Andre Geim.
Cuprins |
[modifică] Proprietăţi
Grafenul are un şir întreg de proprietăţi deosebite, care îi conferă un potenţial extraordinar, atât pentru fizica teoretică fundamentală, cât şi pentru realizarea practică a unor noi aplicaţii.
- Grafenul se întâlneşte în natură în mari cantităţi;
- este cel mai bun conductor de electricitate cunoscut; electronii din grafen se deplasează cu viteza luminii "c";
- foliile de grafen sunt foarte stabile, chiar în condiţii de temperatură şi presiuni obişnuite/normale, deci nu e nevoie de măsuri de mediu deosebite;
- foliile de grafen au o structură geometrică hexagonală extrem de regulată, încă nu s-au descoperit defecte în structura lor atomică;
- grafenul are o rezistenţă mecanică foarte mare şi este foarte rigid, dar şi flexibil (pe alte direcţii); este mai dur decât diamantul;
- foliile de grafen sunt materialul cel mai subţire posibil, fiind formate dintr-un singur strat de atomi;
- cu toate că este alcătuit numai din carbon, producţia grafenului în folii de mari dimensiuni nu este ieftină. Totuşi este relativ uşor de obţinut grafen pur la dimensiuni "normale". Pentru aceasta ajunge să aplicăm o bandă de scotch pe un bloc de grafit (de ex. o mină de creion) şi apoi să o tragem cu o anumită viteză. Urmele de grafit care rămân lipite de scotch formează un strat de grafen.
- în sfârşit, oxidul de grafen este mai uşor de produs.
[modifică] Posibilităţi
- cercetare fundamentală în domeniul mecanicii cuantice, fără a necesita cheltuieli enorme de ordinul chiar al miliardelor de euro, cum este cazul până acum la acceleratorii de particule şi la telescoapele actuale; cu ajutorul grafenului, mecanica cuantică poate fi cercetată acum şi în laboratoare;
- dovedirea unor fenomene cuantice deosebite sau neaşteptate;
- tranzistori şi circuite integrate deosebit de rapide, mult mai rapide decât cele be bază de siliciu; toate aplicaţiile actuale electronice se vor putea realiza mult mai bine pe bază de grafene;
- producţia de fulerene şi nanotuburi;
- producţia de noi materiale compuse, extrem de dure şi rigide (pe o direcţie), dar eventual flexibile (în altă direcţie), pentru display-uri noi, flexibile, hârtie specială, laminate şi folii speciale, computere cu punct de cuante şi multe altele.
[modifică] Aplicaţii ale grafenului deja realizate în practică
- Purtător de specimen în microscopia electronică cu transmisie. Avantaje: grafenul este practic transparent şi nu deranjează vederea specimenului; ca specimen se utilizează de obicei atomi de substanţe, care însă se ataşează de grafen atât de tare încât nu mai vibrează şi pot fi cercetaţi în linişte; ar putea fi chiar filmaţi; chiar şi decursul reacţiilor chimice la nivelul atomilor poate fi fotografiat şi filmat live (acesta este visul oricărui chimist); rezoluţia rezultantă este foarte mare, astfel s-au putut deja pentru prima dată studia atomi singulari de hidrogen (care sunt foarte mici în comparaţie cu alţi atomi); în fine, pentru asta se pot folosi microscoapele electronice cu transmisie existente, nemodificate.
- Vezi revista germană "Spektrum der Wissenschaft" numărul ianuarie 2009 p.21.
- Byung Hee Hong şi colegii săi de la universitatea Sungkyunkwan (Coreea) au reuşit de curând (2009) să creeze filme de grafen flexibile cu o suprafaţă de până la 4 cm2. Până la el dimensiunile filmelor erau abia de ordinul micrometrilor.
