Odkryli grafen - dostali Nobla z fizyki

opublikowano przez Karol Żebruń w dniu 2010-10-06

Andre Geim i Konstantin Novoselov zostali uhonorowani nagrodą Nobla jako odkrywcy grafenu.

Grafen to cudowna substancja będąca przyszłością nauki, komputerów i telekomunikacji. Za wyizolowanie po raz pierwszy grafenu i opisanie jego cech przyznano tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki.

Istnienie węgla w postaci grafenu przewidywano już kilkadziesiąt lat temu (termin grafen wprowadzono w latach 80 ubiegłego wieku). Jednak trudno było wyizolować wystarczająco duże kawałki grafenu, aby móc je zidentyfikować i opisać ich podstawowe własności fizyczne. Po raz pierwszy w 2004 roku dokonali tego rosyjscy badacze Andre Geim i Konstantin Novoselov z uniwersytetu w Manchesterze, za co 5 października 2010 roku otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki.


Andre Geim i Konstantin Novoselov

Czym jest grafen? To warstwa węgla o grubości pojedynczego atomu – trzy miliony grafenowych arkuszy ułożonych jeden na drugim dadzą warstwę o grubości tylko 1 mm. Strukturę grafenu możemy sobie wyobrazić jako siatkę o sześciokątnych oczkach – przypominającą dwuwymiarowy plaster miodu - które w każdym narożniku mają pojedynczy atom węgla.
 


 

Przez wiele lat grafen był jedynie tworem teoretycznym, choć jego wyizolowanie było dosłownie w zasięgu ręki. Tegoroczni nobliści początkowo do „wyprodukowania” grafenu wykorzystywali zwykłą taśmę samoprzylepną. Odrywali za jej pomocą fragmenty z kawałka grafitu – podobnego jak ten stosowany w każdym ołówku. Powtarzając tę czynność kilkadziesiąt razy na poprzednio oderwanym fragmencie grafitu, odrywali coraz cieńsze warstewki, aż w końcu udało się im otrzymać mikroskopijne kawałki grafenu. Aby móc je obejrzeć – grafen jest prawie przezroczysty (przepuszcza aż 98% padającego światła) - umieścili je na płytce z tlenku krzemu, takiej samej jak wykorzystywana przy produkcji układów półprzewodnikowych.

Ta „domowa” metoda nie pozwala jednak na produkcję dużych arkuszy grafenu. Obecnie za pomocą technologii podobnych jak te wykorzystywane do produkcji podzespołów półprzewodnikowych udaje się otrzymać arkusze grafenu o szerokości 70 centymetrów.

Dlaczego grafen budzi takie emocje? Jest bardzo wytrzymały – sto razy mocniejszy niż stal, a jednocześnie bardzo lekki – arkusz o wymiarach 1 x 1 metr waży mniej niż jedna tysięczna grama (0,77 mg) i jest w stanie wytrzymać nacisk około 4 kilogramów. Wytworzone z grafenu materiały kompozytowe będą mogły być stosowane w wielu dziedzinach, między innymi do budowy samolotów.

Grafen jest także bardzo obiecującą substancją dla producentów podzespołów elektronicznych - wykazuje się bardzo wysokim przewodnictwem elektrycznym, a jego zdolność przewodzenia ciepła nie ma sobie równych – jest ponad 10 razy wyższa niż w przypadku miedzi. Grafen można także rozciągnąć nawet o 20% bez ryzyka uszkodzenia. Nie należy także zapominać o wspomnianej przezroczystości.

Powyższe cechy pozwolą wykorzystać w przyszłości grafen do produkcji elastycznych wyświetlaczy dotykowych, które można zastosować w odzieży, telefonach czy tabletach. Grafen stwarza szanse przełamania mitycznej bariery częstotliwości 1 THz – dzięki superszybkim grafenowym tranzystorom. Umożliwi także dalszą miniaturyzację elektroniki w zakresie nieosiągalnym dla dzisiejszych technologii bazujących na krzemie. Inne możliwe zastosowania to produkcja wydajnych paneli słonecznych, a nawet wykrywaczy zanieczyszczeń czułych na pojedyncze molekuły. Jest więc za co trzymać kciuki.
 


 

Warto podkreślić, że odkrycia, które przyczyniają się do udoskonalenia technologii powszechnych w naszym codziennym życiu, w ostatnich latach cieszą się bardzo dużą sympatią komitetu noblowskiego. Dla przypomnienia - w 2009 roku nagrodzono badania, które doprowadziły do powstania doskonalszych sieci światłowodowych, a także wynalazek sensora CCD, który zapoczątkował erę cyfryzacji technik rejestracji obrazu. W 2007 roku nagrodzono dwójkę naukowców, którzy odkryli zjawisko gigantycznej magnetorezystancji (GMR). To odkrycie pozwoliło opracować bardzo czułe głowice do odczytu danych, dzięki czemu dzisiejsze dyski twarde osiągają tak duże pojemności i mają małe rozmiary. I aby nie sięgać już zbyt daleko w przeszłość – rok 2005, w którym nagrodzono osoby prowadzące badania w dziedzinie optyki i laserów – ich odkrycia doprowadziły do powstania między innymi bardzo precyzyjnych układów nawigacji satelitarnej GPS.


Źródło: NobelPrize

Polecamy artykuły:    
Przegląd rynku: obudowy PC 5 x SSD i 1 x HDD - praktyczne testy dysków 100 porad do Windows 7
marketplace

Komentarze

57
Zaloguj się, żeby skomentować
avatar
Dodaj
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    Gratulację - należało się
  • avatar
    No to "zbrojeniówka" będzie miała nowa zabawkę :D
    Ciekawe czy DARPA ma już jakieś plany związane z grafenem... a może opracowali coś lepszego? ;]
  • avatar
    Taki materiał ma niesamowicie szerokie zastosowania :)
    Zobaczymy co pierwsze się pojawi...
    Zaloguj się
  • avatar
    to co dla nas jest nowością w świecie Militariów jest przeszłością !
    taki procesor, stroje wojskowe, itp wykonane z Grafen'u już dawno powstały! Wojsko i rząd zapewne znudziło się już zabawą i postanowiło oddać trochę "nowości" w ręce cywili.
    Zaloguj się
  • avatar
    Nie spodziewalem sie ze grafen moze miec tyle przydatnych zastosowan - dzieki temu moze sie upowszechni jak masowo zaczna byc stawiana fabryki wytwarzajace grafen. Procesory grafenowe moga byc szybciej niz sie spodziewamy :P Oby!
  • avatar
    Oni nie dostali Nobla za odkrycie grafenu tylko za badania nad nim...
    Zaloguj się
  • avatar
    Czy ktoś może mi wyjaśnić, co takiego "mitycznego" jest w częstotliwości 1 THz? A 100 GHz już też jest mityczne, czy jeszcze nie? A jakie są 10 PHz albo 1 EHz? Legendarne?
    Zaloguj się
  • avatar
    Czekam więc na pierwszy przeźroczysty radiator do procka z grafenu ;)
  • avatar
    Tak śledząc tegoroczne rozdania nagrody Nobla też w innych kategoriach, nasuwa się jedno, zasadnicze zapytanie: co na to kościół ?;p ;p ;p


    A poważnie już mówiąc - przełomowe odkrycie i nagroda jak najbardziej zasłużona :)
    Zaloguj się
  • avatar
    Nagroda Nobla? Phi, po takich wydarzeniach jak pokojowa nagroda Nobla dla Obamy, czy tez - od 30 lat nagradzanie wylacznie lewackich pisarzy, czy chociazby zablokowanie nagrody dla Z. Herberta (Szymborska&Michnik corp.). Uwazam ze cala ta Noblowska szopke media powinny ignorowac.
  • avatar
    Ci z 2005 mogliby stworzyć miecze świetlne
  • avatar
    NASA od wielu lat eksperymentuje nad warstwą materiału z węgla czyli grafenu zdolną zatrzymać lecący poćisk.
  • avatar
    Szkoda tylko ze tak głosno nie mówi sie o tym ze to nasi naukowcy z Warszawskiego instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych opracowali metode jego wytwyrzania na masową skale, bez tego była by to tylko kolejna ciekawostka.Ciekawe tylko ile przyjdzie nam poczekac na wymierne korzyści tego odkrycia...
    Zaloguj się
  • avatar
    "arkusz o wymiarach 1 x 1 metr waży mniej niż jedna tysięczna grama (0,77 mg) i jest w stanie wytrzymać nacisk około 4 kilogramów."

    wydaje mi se że wypadało by podać grubość tego arkusza
    Zaloguj się
  • avatar
    Wielkie odkrycie - z pewnością za kilka(naście) lat termin grafen będzie na porządku dziennym, niczym dzisiaj procesor wielordzeniowy.
  • avatar
    Tutaj raczej chodzi o duży arkusz, który jest złożony z 3 milionów mniejszych arkuszy o łącznej grubości 1mm i wadze 0,77mg.
    Zaloguj się
  • avatar
    Eh, to miało być do komentarza Tacziego
  • avatar
    Wali po oczach ten grafen ;p
  • avatar
    wielka nowinka o grafenie wiedzieli o tym juz dawno NASA wie za dużo my za mało.