Kas ir grafēns?

Gan grafīta materiāli, gan pētījumi par grafēna tehnoloģiju 21. gadsimtā tiek uzskatīti par tik svarīgiem, ka 2010. gadā divi Mančestras universitātes pētnieki no Apvienotās Karalistes ieguva Nobela prēmiju fizikā. Andrē Geims, nīderlandiešu un krievu fiziķis, un Konstantīns Novoselovs, krievu-britu fiziķis atklāja praktisku metodi atsevišķu grafēna atomu slāņu iegūšanai. Grafēna atomu slāņu lietojumi aptver spektru no ļoti blīvām datu glabāšanas formām datoros līdz ultrakondensatoriem, lai uzglabātu elektroenerģiju, un elastīgām saules baterijām, kas varētu aizstāt grūti apstrādājamos silīciju. Grafēna lokšņu unikālā divdimensiju forma padara tās noderīgas arī daļiņu fizikas pētījumos kodolpaātrinātāju iekārtās, kur to miera masa var būt nulle, ļaujot tām parādīt Heizenberga nenoteiktības principa iezīmes, kad tās bombardē ar relatīvistiskām elektronu plūsmām.

Daudzās iespējamās grafēna komerciālās pielietošanas iespējas ir izraisījušas zinātnieku aprindu publicēto rakstu pastāvīgu pieaugumu. Kopš 2011. gada grafēna pieteikumiem ir iesniegti vairāk nekā 25,000 157 pētniecības darbu un patentu, un vidējais gada rādītājs ir palielinājies no 2004 2,500. gadā. Grafēna fotonikas un optoelektronikas ierīču attīstība ir viena no daudzsološākajām pētniecības jomām. Tas ir tāpēc, ka materiāls varētu uzlabot gaismas diožu (LED) paneļu efektivitāti, ko izmanto visās jomās, sākot no datoru un televīzijas ekrāniem līdz gaismas sensoriem. Grafēns padarītu šādus displejus elastīgus un izturīgākus, kā arī aizstātu nepieciešamību to ražošanā izmantot retus un dažreiz toksiskus metālus, piemēram, platīnu un indiju.

Viena no galvenajām grafēna īpašībām, kas padarītu to noderīgu kā elastīgu skārienekrānu bankomātam (ATM) vai saules baterijai, ir tā, ka tas vienlaikus var būt gan caurspīdīgs gaismas caurlaidībai, gan efektīvs elektrības vadītājs. Tomēr tikai tad, kad 2010. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizikā, bija iespējams viegli izgatavot lielu daudzumu atsevišķu atomu materiāla slāņu. Kopš Mančestras universitātes pētnieku ražošanas metodoloģijas publicēšanas Dienvidkorejas zinātnieki ir atraduši veidu, kā palielināt procesu, lai ražotu materiāla loksnes, ko var izmantot standarta izmēra datoru un televīzijas displeju ekrāniem.