Hvad er grafen?
Grafen er en betegnelse for en speciel struktur eller allotrope af carbonatomer, hvor de selv samler sig i dobbeltbundne seks carbonatomringe i to dimensionelle ark. I atomisk skala ligner grafen strukturen af kyllingetråd eller strukturen i et kædeleddhegn og er en gentagende todimensionel struktur, der, når den foldes i cylindre, er kendt som en carbon nanorør, eller, når den er formet til en kugle , benævnes ofte en buckyball eller fulleren. Et af de mest almindelige områder, hvor grafenark findes naturligt og produceres i små mængder, er i det, der almindeligvis er mærket som blyblyanter, som gnider ark af kulstofgitteret fra blyantpunktet, når det slides mod papir, hvilket efterlader kendte blyantmærker .
Både grafiske materialer og forskning i grafenteknologi betragtes som så vigtige i det 21. århundrede, at det vandt to britiske baserede forskere ved University of Manchester Nobelprisen i fysik i 2010. Andre Geim, en hollandsk-russisk fysiker, og Konstantin Novoselov , en russisk-britisk fysiker, opdagede en praktisk metode til fremstilling af enkelt atomiske lag af grafen. Anvendelser til atomlag af grafen spænder spektret fra meget tætte former for datalagring i computere til ultrakapacitatorer til opbevaring af elektrisk energi og fleksible solceller, der kan erstatte vanskeligt at arbejde med silicium. Den unikke todimensionale form af grafenark gør dem også nyttige i partikelfysikforskning ved nuklearacceleratorfaciliteter, hvor de kan have en hvilemasse på nul, så de kan udvise træk ved Heisenbergs usikkerhedsprincip, når de bombarderes af relativistiske elektronstrømme.
De mange potentielle kommercielle anvendelser af grafen har ført til en konstant stigning i publicerede artikler fra det videnskabelige samfund. Fra 2011 er der indgivet over 25.000 forskningsartikler og patenter til grafenansøgninger, hvor det årlige gennemsnit springer fra 157 i 2004 til over 2.500 papirer i 2010. Udviklingen inden for grafenfotonik og optoelektronikapparater er et af de mest lovende felter, der undersøges. Dette skyldes, at materialet kan forbedre effektiviteten af lysemitterende diode (LED) -paneler, der bruges i alt fra computer- og tv-skærme til lyssensorer. Graphene ville gøre sådanne skærme fleksible og mere holdbare og erstatte behovet for at bruge sjældne og undertiden giftige metaller til deres fremstilling, såsom platin og indium.
En af de vigtigste egenskaber ved grafen, der ville gøre det nyttigt som en fleksibel berøringsskærm til en automatiseret tellermaskine (ATM) eller solcelle, er at den både kan være gennemsigtig for lysets passage og en effektiv elektrisk leder på samme tid. Først inden Nobelprisen i fysik blev tildelt i 2010, var det imidlertid muligt at fremstille store mængder enkelt atomlag af materialet. Siden offentliggørelsen af fremstillingsmetodologien fra forskere fra University of Manchester har sydkoreanske forskere fundet en måde at opskalere processen til at fremstille ark af det materiale, der kan bruges til standardstørrelser på computer- og tv-skærme.