Co je to grafen?

Graphen je termín pro speciální strukturu nebo alotrop atomů uhlíku, kde se sami sestavují do dvojitě vázaných šesti atomů uhlíku ve dvourozměrných listech. V atomové stupnici se grafen podobá struktuře kuřecího drátu nebo struktury plotu řetězu a je opakující se dvourozměrnou strukturou, která se při složení do válců nazývá uhlíkovou nanotrubicí, nebo při tvaru do koule, je často označována jako buckball nebo fullerene. Jedna z nejčastějších oblastí, kde existují grafenové listy přirozeně a vyrábějí se v malých množstvích, jsou v tom, co se běžně chybné jako olovnaté tužky, které odtrhnou listy uhlíkové mřížky z tužky, když je narušeno na papír, a ponechává známé značky tužky.

Grafitické materiály a výzkum grafenové technologie jsou považováni za tak důležité v 21. století, že vyhrál dva britské rese se sídlem ve Velké BritániiArchers na University of Manchester Cena Nobelovy ceny ve fyzice v roce 2010. Andre Geim, nizozemský ruský fyzik, a Konstantin Novoselov, rusko-britský fyzik, objevil praktickou metodu produkce jednotlivých atomových vrstev grafenu. Aplikace pro atomové vrstvy grafenu překlenují spektrum od velmi hustých forem ukládání dat v počítačích po ultracapacitátory pro ukládání elektrické energie a flexibilních solárních článků, které by mohly nahradit obtížně práci s křemíkem. Unikátní dvourozměrný tvar grafenových listů je také užitečnými při výzkumu fyziky částic ve zařízeních jaderných urychlovačů, kde mohou mít klidovou hmotnost nuly, což jim umožňuje vykazovat rysy principu Heisenbergu nejistoty, když jsou bombardovány relativistickými elektrickými proudy.

Mnoho potenciálních komerčních aplikací pro grafen vedlo k neustálému nárůstu publikovaných příspěvků vědeckou komunitou. Od roku 2011 bylo podáno více než 25 000 výzkumných dokumentů a patentůGraphenové aplikace, s ročním průměrným skokem ze 157 v roce 2004 do více než 2 500 článků v roce 2010. Vývoj v grafenových fotonikách a optoelektronických zařízeních je jedním z nejslibnějších zkoumaných oblastí. Je to proto, že materiál by mohl zlepšit účinnost panelů diodových (LED) emitujících světla používané ve všem od počítačových a televizních obrazovek až po senzory světla. Graphene by takové displeje učinilo flexibilní a odolnější a nahradilo potřebu používání vzácných a někdy toxických kovů ve své výrobě, jako je platina a indium.

Jedna z hlavních vlastností grafenu, která by byla užitečná jako flexibilní dotyková obrazovka pro automatizovaný teller stroj (ATM) nebo solární článek, je to, že může být průhledná pro průchod světla a zároveň efektivní elektrický vodič. V roce 2010 však byla udělena Nobelova cena ve fyzice, ale snadný způsob výroby velkého množství jednotlivých atomových vrstev materiálu byl pravděpodobněBLE. Od zveřejnění metodiky výroby výzkumníky University of Manchester vědci jihokorejští vědci našli způsob, jak rozšířit proces pro výrobu listů materiálu, který lze použít pro obrazovky pro počítačové a televizní obrazovky standardních.