Hva er grafen?
Grafen er en betegnelse på en spesiell struktur eller tildeling av karbonatomer der de selv samler seg til dobbeltbundne seks karbonatomringer i to dimensjonale ark. I atomskala likner grafen på strukturen til kyllingtråd, eller strukturen til et kjedeleddgjerde, og er en repeterende todimensjonal struktur som, når den brettes inn i sylindere, er kjent som en karbon nanorør, eller, når den er formet til en sfære , blir ofte referert til som en buckyball eller fullerene. Et av de vanligste områdene der grafenark eksisterer naturlig og produseres i små mengder, er i det som ofte er merket som blyblyanter, som gnir ark av karbongitteret fra blyantpunktet når det slipes mot papir, og etterlater kjente blyantmerker .
Både grafittmateriell og forskning på grafenteknologi ble ansett som så viktig i det 21. århundre at det vant to britisk-baserte forskere ved University of Manchester Nobelprisen i fysikk i 2010. Andre Geim, en nederlandsk-russisk fysiker, og Konstantin Novoselov , en russisk-britisk fysiker, oppdaget en praktisk metode for å produsere enkle atomlag av grafen. Bruksområder for atomlag av grafen spenner over spekteret fra veldig tette former for datalagring i datamaskiner til ultrakapasitatorer for å lagre elektrisk energi, og fleksible solceller som kan erstatte vanskelig å jobbe med silisium. Den unike todimensjonale formen til grafenark gjør dem også nyttige i partikkelfysikkforskning ved kjernevakselerasjonsanlegg, der de kan ha en hvilemasse på null, slik at de kan utvise trekk ved Heisenbergs usikkerhetsprinsipp når de bombarderes av relativistiske elektronstrømmer.
De mange potensielle kommersielle applikasjonene for grafen har ført til en jevn økning i publiserte artikler fra det vitenskapelige samfunnet. Fra 2011 har det blitt inngitt over 25 000 forskningsartikler og patenter for grafenapplikasjoner, og det årlige gjennomsnittet hoppet fra 157 i 2004 til over 2500 papirer i 2010. Utviklingen innen grafenfotonikk og optoelektronikk er et av de mest lovende feltene som forskes. Dette er fordi materialet kan forbedre effektiviteten til lysemitterende diode-paneler (LED) som brukes i alt fra datamaskin- og TV-skjermer til lyssensorer. Graphene ville gjøre slike skjermer fleksible og mer holdbare, og erstatte behovet for å bruke sjeldne og noen ganger giftige metaller i deres fremstilling, for eksempel platina og indium.
En av hovedegenskapene til grafen som vil gjøre det nyttig som en fleksibel berøringsskjerm for en automatisert tellermaskin (ATM) eller solcelle, er at den både kan være gjennomsiktig for lysgjennomgang og en effektiv elektrisk leder på samme tid. Det var først før Nobelprisen i fysikk ble tildelt i 2010, men en enkel måte å produsere store mengder enkelt atomlag av materialet var mulig. Siden publikasjonen av produksjonsmetodikken av University of Manchester-forskere, har sørkoreanske forskere funnet en måte å skalere prosessen på for å produsere ark med materialet som kan brukes til datamaskin- og TV-skjerm i standardstørrelse.