Grafen to jedna z alotropowych odmian węgla. Został odkryty w 2004 roku przez brytyjsko-rosyjską parę naukowców. Mówi się o nim wiele, pokłada się w nim wielkie nadzieje. Istnieje ogromne prawdopodobieństwo, że wyprze krzem w układach mikroprocesorowych. Co wiemy o grafenie? Do czego może się przydać i jakie są jego własności?
Odkrycie grafenu
Odkrywcami grafenu są dwaj naukowcy – Andre Geim i Konstantin Novoselov. Udało im się uzyskać substancję, nazwaną później grafenem, w 2004 roku.
Novoselov twierdzi, że odkrycie grafenu – najtwardszego i najcieńszego zarazem materiału – było czystym przypadkiem; serią zbiegów okoliczności. Na “specjalnym” podłożu, które zastosowano w czasie badań, udało się wyizolować grafen wprost z grafitu. Jakiego podłoża użyto? Okazuje się, że była to zwykła taśma samoprzylepna. Naukowcy przyklejali do grafitu taśmę klejącą, a po jej odklejeniu badali to, co się przyklejało. Jeśli warstwa była za gruba, przyklejali kolejny kawałek taśmy do poprzedniego, odrywali i ponownie badali. Większość specjalistów nie wierzyła, że jednoatomowa warstwa jakiegokolwiek materiału może być stabilna.
W tym roku, obaj naukowcy otrzymali nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za swoje dokonanie. Tym samym Konstantin Novoselov stał się najmłodszym laureatem tejże nagrody od 70 lat.
Budowa grafenu
Grafen, to forma węgla o grubości jednego atomu tego pierwiastka. Atomy węgla tworzą w grafenie płaską, dwuwymiarową siatkę o sześciokątnych oczkach. Jej struktura przypomina plaster miodu.
Zastosowanie grafenu w IT
Grafen jest 100 razy twardszy od stali o tej samej grubości. Jest tak elastyczny, że bez problemu można go rozciągnąć o 20%. To doskonały przewodnik elektryczny, a pod względem przewodnictwa cieplnego przewyższa wszystkie znane materiały, cechuje się także niskim poziomem szumów w sygnale. Choć jest niemal przeźroczysty, przez jego warstwę nie przechodzą nawet najmniejsze atomy najlżejszych pierwiastków.
Z grafenu powstają już nowe elementy elektroniczne, takie jak tranzystory, które są o wiele lepsze od znanych nam tranzystorów krzemowych. Komputery wyposażone w układy grafenowe, mogłyby działać z częstotliwością rzędu 500 do 1000 GHz.
Grafen dzięki przejrzystości i doskonałemu przewodnictwu, nadaje się do wytwarzania zwijanych w rolkę wyświetlaczy dotykowych, źródeł światła czy baterii słonecznych. Czujniki z grafenu potrafią zarejestrować obecność pojedynczej cząsteczki szkodliwej substancji.
W 2009 roku Polacy opracowali metodę, która pozwala na produkcję grafenu na skalę przemysłową. O samym materiale nie wiemy jeszcze wszystkiego, ale możemy być niemal pewni, że jest on przełomem w inżynierii materiałowej.
idg.pl pisze:
Układ taki może zmodyfikować częstotliwość przychodzącego sygnału elektrycznego tak, by częstotliwość sygnału wychodzącego była jej wielokrotnością. Innymi słowy, dzięki technologii grafenowej być może będzie można tworzyć procesory o niewyobrażalnych dziś częstotliwościach taktowania, np. 1000 GHz.
Trudności z otrzymywaniem grafenu (jeszcze przed opracowaniem metod jego masowego pozyskiwania) spowodowały, że stał się on najdroższym materiałem na świecie. Warstwa grafenu o przekroju ludzkiego włosa kosztowała tysiąc dolarów.
Grafen został kilka lat temu okrzyknięty “cudownym materiałem”. Na układy grafenowe produkowane na masową skalę musimy jeszcze niestety poczekać. Możemy być jednak pewni, że prędzej czy później w naszych domach zagoszczą podzespoły, wykorzystujące dobrodziejstwo odkrycia Geima i Novoselova. Wyobraźcie sobie… procesory o taktowaniu setek gigaherców…