Wat is grafeen?

Graphene is een term voor een speciale structuur of allotrope van koolstofatomen waar ze zichzelf zelf assembleren in dubbel gebonden zes koolstofatoomringen in tweedimensionale vellen. Op een atomaire schaal lijkt grafeen op de structuur van kippendraad, of die van een kettingschakelhek, en is een herhalende tweedimensionale structuur die, wanneer gevouwen in cilinders, bekend staat als een koolstof nanobuis, of, wanneer ze in een bol worden gevormd, vaak wordt genoemd als een buckyball of fullerene. Een van de meest voorkomende gebieden waar grafeenbladen op natuurlijke wijze bestaan ​​en in kleine hoeveelheden worden geproduceerd, is in wat vaak verkeerd wordt gelabeld als loodpotloden, die vellen van het koolstofrooster af wrijven uit het potloodpunt wanneer het wordt geschrokken tegen papier, waardoor bekende potloodstrepen achterblijven.

Zowel grafietmaterialen als onderzoek naar grafeentechnologie worden in de 21 ^st eeuw zo belangrijk geacht dat het twee in het VK gevestigde rese wonBoogschutters aan de Universiteit van Manchester De Nobelprijs in de natuurkunde in 2010. Andre Geim, een Nederlands-Russische fysicus, en Konstantin Novoselov, een Russo-Britse fysicus, ontdekten een praktische methode voor het produceren van enkele atoomlagen van grafeen. Toepassingen voor atomaire lagen van grafeen omvatten het spectrum van zeer dichte vormen van gegevensopslag in computers naar ultracapacitatoren om elektrische energie op te slaan, en flexibele zonnecellen die moeilijk kunnen vervangen om met silicium te werken. De unieke tweedimensionale vorm van grafeenbladen maakt ze ook nuttig in onderzoek van de deeltjesfysica bij nucleaire versnellerfaciliteiten, waar ze een rustende massa van nul kunnen hebben, waardoor ze eigenschappen kunnen vertonen van het Heisenberg-onzekerheidsprincipe wanneer bombardeerd door relativistische elektronstromen.

De vele potentiële commerciële toepassingen voor grafeen hebben geleid tot een gestage toename van gepubliceerde artikelen door de wetenschappelijke gemeenschap. Vanaf 2011 zijn meer dan 25.000 onderzoeksdocumenten en octrooien ingediendGrafeentoepassingen, met het jaarlijkse gemiddelde springen van 157 in 2004 naar meer dan 2.500 artikelen in 2010. Ontwikkelingen in grafeenfotonica en opto -elektronica -apparaten is een van de meest veelbelovende velden die worden onderzocht. Dit komt omdat het materiaal de efficiëntie van licht emitting diode (LED) -panelen kan verbeteren die worden gebruikt in alles, van computer- en televisieschermen tot lichtsensoren. Grafeen zou dergelijke displays flexibel en duurzamer maken en de noodzaak vervangen om zeldzame en soms giftige metalen in hun productie te gebruiken, zoals platina en indium.

Een van de belangrijkste eigenschappen van grafeen die het nuttig zou maken als een flexibel touchscreen voor een geautomatiseerde teller -machine (ATM) of zonnecel, is dat het zowel transparant kan zijn voor de doorgang van licht en een efficiënte elektrische geleider tegelijkertijd. Pas toen de Nobelprijs in de natuurkunde in 2010 werd toegekend, was het mogelijk dat een gemakkelijke manier om grote hoeveelheden enkele atoomlagen van het materiaal te produceren mogelijk wasble. Sinds de publicatie van de productiemethode door de onderzoekers van de Universiteit van Manchester, hebben Zuid-Koreaanse wetenschappers een manier gevonden om het proces op te schalen om vellen te produceren van het materiaal dat kan worden gebruikt voor standaardcomputer- en televisie-displayschermen.