2012-09-17
Autor: nTimes

Grafen – węgiel XXI wieku

Grafen

Wkrótce komputery będą działać 500 razy szybciej niż dziś, skończą się kłopoty z zasięgiem sieci komórkowych, a karoserie aut staną się odporne na uderzenia. A wszystko to za sprawą węgla.

Grafen to nic innego jak cieniutka, przezroczysta warstwa węgla. Jest elastyczna i świetnie przewodzi prąd. Ma grubość zaledwie jednej warstwy atomów uporządkowanych w strukturę podobną do plastra miodu. Od wyizolowania pierwszego płatka grafenu z grafitowej płytki upłynęło zaledwie sześć lat, a już dziś możemy mówić o rewolucji w elektronice czy medycynie. Prace nad nim nabierają ogromnego rozpędu. Właśnie powstały pierwsze prototypy grafenowych urządzeń.

O tym, że grafit składa się z ultracienkich warstw połączonych ze sobą atomów węgla, wiedziano od lat 60. XX w. Taką pojedynczą warstwę grafitu nazwano grafenem. Wówczas jednak nikt nie umiał jej wyizolować. Udało się to dopiero w 2005 r. Andriejowi GejmowiKonstantinowi Nowosiołowi z University of Manchester (za co w zeszłym roku dostali Nagrodę Nobla). Żmudnie odklejając kolejne warstwy od płytki grafitowej za pomocą taśmy samoprzylepnej, uzyskali mikroskopijne płatki grafenu o średnicy równej średnicy ludzkiego włosa. Później naukowcy rozpoczęli badania właściwości tego materiału.

Superszybki komputer

Odkryto, że przez grafen prąd płynie bardzo szybko, niemal bez żadnych przeszkód. Tym samym uznano go za jeden z najlepszych przewodników, wymarzony materiał dla elektroniki. Zapowiada się zatem, że znajdzie on zastosowanie w sieciach bezprzewodowego internetu i telefonach komórkowych, które dzięki niemu bardzo wydajnie wzmocnią sygnał radiowy. O wiele mocniej i skuteczniej niż instalowane dzisiaj urządzenia oparte na krzemie. Znikną więc problemy z brakiem zasięgu czy słabo działającym internetem w urządzeniach mobilnych.

Pierwsze potrzebne do tego podzespoły już powstały. W czerwcu tego roku naukowcy z IBM ogłosili wyprodukowanie kompletnego analogowego układu scalonego, zawierającego tranzystor z grafenu osadzonego na podłożu z węglika krzemu. Prąd przepływa przez niego niezwykle szybko, a przejrzystość i znakomite przewodnictwo sprawiają, że grafen nadaje się do wytwarzania przejrzystych, zwijanych w rolkę wyświetlaczy dotykowych, źródeł światła czy baterii słonecznych. Czujniki z grafenu potrafią zarejestrować obecność pojedynczej cząsteczki szkodliwej substancji.

Grafen zostanie z pewnością wykorzystany w komputerach, które będą mogły wreszcie ogromnie przyspieszyć (procesory zbudowane z krzemu osiągają już kres swoich możliwości i nie są w stanie szybciej pracować). W tym celu naukowcy muszą jednak pokonać niezwykle istotną przeszkodę – tak przekształcić grafen, by podobnie jak krzem stał się półprzewodnikiem. – Niektórzy badacze próbują w płatku grafenu wyciąć mały pasek. To sprawia, że zyskuje on właściwości półprzewodnika, ale przycięty w ten sposób traci jednocześnie część swoich właściwości i gorzej przewodzi prąd niż nieuszkodzony – tłumaczy dr Włodzimierz Strupiński z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) w Warszawie, szef zespołu badawczego, który opracował nową metodę produkcji grafenu.

Jest jednak szansa, że to się zmieni. W 2009 r. naukowcy z Uniwersytetu Harvarda uzyskali w grafenie właściwości półprzewodnikowe, nakładając dwie warstwy tego materiału i przesuwając je w stosunku do siebie o pięć stopni. Z kolei uczeni z Columbia University podobny efekt uzyskali w grafenie składającym się z trzech warstw. Eksperymenty te to duży krok do zastąpienia półprzewodników krzemowych grafenowymi. – Możemy się spodziewać, że od pierwszych komputerów grafenowych dzieli nas nie więcej niż 10 lat – przewiduje dr Strupiński. Jak szacują elektronicy, komputery będą wtedy nawet 500 razy szybsze niż dzisiejsze.

Katarzyna Burda

Grafen - co o nim wiesz?

Oto siedem pytań na temat grafenu. Jest on płaską strukturą złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, uważa się go za strukturę dwuwymiarową. często mówi się o nim, że jest to najważniejszy i najcenniejszy materiał dla technologii XXI wieku.

Żródło: Newsweek – Nadchodzi era Grafenu Quiz: Next.Gazeta.pl

SKOMENTUJ

Zaloguj się i napisz komentarz.

Poznaj Chiny

Artykuły w Kategoriach:

Ziemia Nocą

Komentarze (temp. OFF)

Teleskop Hubble'a