Hvorfor er grafen viktig?

Grafenkjemi

Grafen består av et ark med karbonatomer ordnet i sekskantede mønstre. PASIEKA, Getty Images

Grafen er et todimensjonalt bikakearrangement av karbonatomer som revolusjonerer teknologien. Oppdagelsen var så viktig at den ga de russiske forskere Andre Geim og Konstantin Novoselov 2010 Nobelprisen i fysikk. Her er noen grunner til at grafen er viktig.

Det er et todimensjonalt materiale.

Nesten hvert materiale vi møter er tredimensjonalt. Vi begynner bare så vidt å forstå hvordan egenskapene til et materiale endres når det gjøres om til en todimensjonal matrise. Egenskapene til grafen er svært forskjellige fra de til grafitt , som er det tilsvarende tredimensjonale arrangementet av karbon. Å studere grafen hjelper oss å forutsi hvordan andre materialer kan oppføre seg i todimensjonal form.

Grafen har den beste elektriske ledningsevnen av noe materiale.

Elektrisitet flyter veldig raskt gjennom det enkle honeycomb-arket. De fleste dirigentene vi møter er metaller , men grafen er basert på karbon, et ikke-metall. Dette gjør at utviklingen av elektrisitet kan flyte under forhold der vi kanskje ikke vil ha et metall. Hvilke forhold vil det være? Vi har bare så vidt begynt å svare på det spørsmålet!

Grafen kan brukes til å lage svært små enheter.

Grafen leder så mye elektrisitet på så liten plass at det kan brukes til å utvikle miniatyriserte superraske datamaskiner og transistorer. Disse enhetene bør kreve en minimal mengde strøm for å støtte dem. Grafen er også fleksibelt, sterkt og gjennomsiktig.

Åpner forskning i relativistisk kvantemekanikk.

Grafen kan brukes til å teste forutsigelsene av kvanteelektrodynamikk. Dette er et nytt forskningsområde siden det ikke har vært lett å finne et materiale som viser Dirac-partikler. Det beste er at grafen ikke er noe eksotisk materiale. Det er noe alle kan lage!

Grafen fakta

• Ordet 'grafen' refererer til et enkeltlagsark med sekskantet arrangerte karbonatomer. Hvis grafen er i et annet arrangement, er det vanligvis spesifisert. For eksempel er tolags grafen og flerlags grafen andre former materialet kan ha.
• Akkurat som diamant eller grafitt, er grafen det en allotrop av karbon. Nærmere bestemt er den laget av sp^tobundne karbonatomer som har en molekylbindingslengde på 0,142 nm mellom atomer.
• Tre av grafens mest nyttige egenskaper er at det er ekstremt sterkt (100 til 300 ganger sterkere enn stål), det er ledende (mest kjent varmeleder ved romtemperatur, med en elektrisk strømtetthet 6 størrelsesorden høyere enn kobber), og den er fleksibel.
• Grafen er det tynneste og letteste materialet som er kjent. Et 1 kvadratmeter stort ark med grafen veier bare 0,0077 gram, men er i stand til å bære opptil fire kilo.
• Et ark med grafen er naturlig gjennomsiktig.

Potensiell bruk av grafen

Forskere har bare så vidt begynt å utforske de mange mulige bruksområdene for grafen. Noe av teknologien som er under utvikling inkluderer:

• Ultrarask lading av batterier.
• Innsamling av radioaktivt avfall for enklere opprydding.
• Raskere flash-minne.
• Sterkere og bedre balansert verktøy og sportsutstyr, som f.eks tennisracketer .
• Ultratynne berøringsskjermer som kan limes på et ikke-knusbart materiale.
• Grafenbasert e-papir som kan oppdateres med ny informasjon.
• Raske og effektive biosensorenheter 200 , for å måle blodsukker, kolesterol og muligens ditt DNA
• Hodetelefoner med fenomenal frekvensrespons .
• Superkondensatorer som i hovedsak gjør batterier utdaterte.
• Nye vanntette belegg.
• Bøybare batterier .
• Sterkere og lettere fly og rustning.
• Hjelper vevsregenerering.
• Rensende saltvann inn i drikkevann.
• Bioniske enheter som kan koble direkte til kroppens nevroner .