Varför är grafen viktigt?

Grafen är ett tvådimensionellt bikakearrangemang av kolatomer som revolutionerar tekniken. Upptäckten var så betydelsefull att det fick ryska forskare Andre Geim och Konstantin Novoselov 2010 Nobelpriset i fysik. Här är några orsaker till att grafen är viktig.

Det är ett tvådimensionellt material.

Nästan varje material som vi möter är tredimensionell. Vi börjar bara förstå hur materialens egenskaper förändras när det görs till en tvådimensionell matris. Egenskaperna hos grafen skiljer sig mycket från grafiten, vilket är motsvarande tredimensionella kolarrangemang. Att studera grafen hjälper oss att förutsäga hur andra material kan bete sig i tvådimensionell form.

Grafen har den bästa elektriska konduktiviteten för något material.

Elektricitet flödar mycket snabbt genom det enkla honungskaka-arket. De flesta ledare vi möter är metaller, men grafen är baserad på kol, en icke-metallisk. Detta möjliggör utveckling av elektricitet att flöda under förhållanden där vi kanske inte vill ha en metall. Vilka villkor skulle dessa vara? Vi börjar bara svara på den frågan!

Grafen kan användas för att skapa mycket små enheter.

Grafen leder så mycket elektricitet i ett så litet utrymme att det kan användas för att utveckla miniatyriserade supersnabba datorer och transistorer. Dessa enheter bör kräva en liten mängd ström för att stödja dem. Grafen är också flexibel, stark och transparent.

Öppnar forskning om relativistisk kvantmekanik.

Grafen kan användas för att testa förutsägelserna för kvantelektrodynamik. Detta är ett nytt forskningsområde eftersom det inte har varit lätt att hitta ett material som visar Dirac-partiklar. Det bästa är att grafen inte är något exotiskt material. Det är något vem som helst kan göra!

Grafenfakta

• Ordet "grafen" hänvisar till ett enskiktsark med hexagonalt arrangerade kolatomer. Om grafenen finns i ett annat arrangemang specificeras det vanligtvis. Till exempel är tvåskiktsgrafen och flerskiktsgrafen andra former som materialet kan ta.
• Precis som diamant eller grafit är grafen en allotrop av kol. Speciellt är den tillverkad av sp² bundna kolatomer som har en molekylbindningslängd på 0,142 nm mellan atomer.
• Tre av grafens mest användbara egenskaper är att den är extremt stark (100 till 300 gånger starkare än stål), den är ledande (mest kända ledare för värme vid rumstemperatur, med en elektrisk strömtäthet 6 storleksordning högre än koppar), och det är flexibelt.
• Grafen är det tunnaste och lättaste materialet som är känt. Ett ark med 1 kvadratmeter grafen väger bara 0,0077 gram, men kan ändå stödja upp till fyra kilogram vikt.
• Ett ark med grafen är naturligtvis transparent.

Potentiella användningar av grafen

Forskare börjar bara utforska de många möjliga användningarna av grafen. En del av tekniken under utveckling inkluderar:

• Ultrasnabb laddning av batterier.
• Insamling av radioaktivt avfall för enklare sanering.
• Snabbare flashminne.
• Starkare och bättre balanserade verktyg och sportutrustning, till exempel tennisracketar.
• Ultratunna pekskärmar som kan klistras in på ett icke-brytbart material.
• Grafbaserat e-papper som kan uppdateras med ny information.
• Snabba och effektiva biosensorapparater 200, för att mäta blodsocker, kolesterol, och eventuellt ditt DNA
• Hörlurar med fenomenalt frekvenssvar.
• Superkapacitatorer som i huvudsak gör batterier föråldrade.
• Nya vattentäta beläggningar.
• Böjbara batterier.
• Starkare och lättare flygplan och rustningar.
• Stöd till vävnadsregenerering.
• Rening av saltvatten i dricksvatten.
• Bioniska enheter som kan ansluta direkt till kroppens nervceller.