Hvis du har vært hvor som helst i nærheten av et vitenskapelig tidsskrift i løpet av det siste tiåret eller så, har du kommet over en eller annen form for superlativ om grafen - det todimensjonale undermaterialet som lover å transformere alt fra databehandling til biomedisin.
Det er mye sprell om grafens applikasjoner, takket være en håndfull bemerkelsesverdige egenskaper. Det er 1 million ganger tynnere enn et menneskehår, men 200 ganger sterkere enn stål. Den er fleksibel, men kan fungere som en perfekt barriere, og er en utmerket leder av elektrisitet. Sett alt dette sammen, så har du et materiale med en rekke potensielt revolusjonerende applikasjoner.
chrome-native: // recent-tabs
Hva er grafen?
Grafen er karbon, men i et atom tykt bikakegitter. Hvis du kommer tilbake til de gamle kjemieleksjonene, vil du huske at materialer som består helt av karbon, kan ha drastisk forskjellige egenskaper, avhengig av hvordan atomene er ordnet (forskjellige allotroper). Grafitten i blyanten din er for eksempel myk og mørk sammenlignet med den harde og gjennomsiktige diamanten i forlovelsesringen. Menneskeskapte karbonstrukturer er ikke forskjellige; den kuleformede Buckminsterfullerene virker annerledes enn de viklede arrangementene av karbonnanorør.
Grafen er laget av et ark med karbonatomer i et sekskantet gitter. Av det ovennevnte er det grafitt nærmest i form, men mens dette materialet er laget av todimensjonale karbonholdige lag lag på lag ved svake intermolekylære bindinger, er grafen bare ett ark tykk. Hvis du var i stand til å skrelle et enkelt, ett atom høyt karbonlag fra grafitt, ville du ha grafen.
De svake intermolekylære bindingene i grafitt får det til å virke mykt og flassete, men karbonbindinger i seg selv er robuste. Dette betyr at et ark som bare er sammensatt av disse karbonbindingene er sterkt - omtrent 200 ganger mer enn det sterkeste stålet, samtidig som det er fleksibelt og gjennomsiktig.
Grafen har vært teoretisert i lang tid, og ved et uhell produsert i små mengder så lenge folk har brukt grafittblyanter. Dens viktigste isolasjon og oppdagelse er imidlertid festet på arbeidet til Andre Geim og Konstantin Novoselov, i 2014 ved University of Manchester. De to forskerne hadde angivelig fredag kveld eksperimenter, der de ville teste ideer utenfor deres dagjobber. Under en av disse øktene brukte forskerne teip for å fjerne tynne lag med karbon fra en klump grafitt. Denne banebrytende forskningen førte til slutt til kommersiell produksjon av grafen.
Etter at de vant Nobelprisen i fysikk i 2010, donerte Geim og Novoselov bånddispenseren til Nobelmuseet.
hvordan du setter sidetall på Google Docs
Hva kan grafen brukes til?
En viktig ting å merke seg er at forskere utvikler alle slags materialer basert på grafen. Dette betyr at det sannsynligvis er bedre å tenke på grafener, på samme måte som vi vil tenke på plast. I hovedsak har tilkomsten av grafen muligheten til å føre til en helt ny kategori av materiale, ikke bare ett nytt materiale.
Se relatert Hva er turbulens? Å avdekke et av fysikkens million dollar-spørsmål “Diamond rain” funnet på Uranus er blitt gjenskapt på jorden - og det kan bidra til å løse vår voksende energikrise Quantum computing kommer til å bli eldre
Når det gjelder bruksområder, forskes det i områder som er så omfattende som biomedisin og elektronikk for avlingsbeskyttelse og matemballasje. Å være i stand til å modifisere overflateegenskapen til grafen, for eksempel, kan gjøre det til et enestående materiale for medikamentlevering, mens materialets ledningsevne og fleksibilitet kan innvarsle en ny generasjon berøringsskjermkretser eller sammenleggbare bærbare enheter.
Det faktum at grafen er i stand til å danne en perfekt barriere for væsker og gasser, betyr at den også kan brukes med andre materialer for å filtrere et hvilket som helst antall forbindelser og elementer - inkludert helium, som er en svært vanskelig gass å blokkere. Dette har en rekke bruksområder når det gjelder industri, men kan også være svært nyttig for miljøbehov rundt vannfiltrering.
De multifunksjonelle egenskapene til grafen åpner dørene for en enorm mengde komposittbruk. Mens det har gått mye tanke på hvordan det kan øke eksisterende teknologier, vil kontinuerlige fremskritt innen feltet til slutt føre til helt nye områder som tidligere ville vært umulige. Kunne vi se en helt ny klasse luftfartsteknologi dukke opp? Hva med optiske implantater for utvidet virkelighet? Fra utseendet til det, er det 21. århundre når vi får vite det.
