Pokud jste byli v posledních deseti letech někde poblíž vědeckého časopisu, narazili jste na nějakou formu superlativu týkajícího se grafenu - dvourozměrného zázračného materiálu, který slibuje transformaci všeho od výpočetní techniky k biomedicíně.
Díky hrstce pozoruhodných vlastností existuje spousta humbuku ohledně aplikací grafenu. Je milionkrát tenčí než lidský vlas, ale 200krát silnější než ocel. Je flexibilní, ale může fungovat jako dokonalá bariéra a je vynikajícím vodičem elektřiny. Spojte to všechno dohromady a máte materiál s množstvím potenciálně revolučních aplikací.
zvuk nebude fungovat na google chrome
Co je to grafen?
Grafen je uhlík, ale ve voštinové mřížce o tloušťce jednoho atomu. Pokud se vrátíte do svých starých lekcí chemie, budete si pamatovat, že materiály složené výhradně z uhlíku mohou mít drasticky odlišné vlastnosti, v závislosti na tom, jak jsou uspořádány jeho atomy (různé allotropy). Například grafit v tužce je měkký a tmavý ve srovnání s tvrdým a průhledným diamantem ve vašem zásnubním prstenu. Lidské uhlíkové struktury se neliší; Buckminsterfullerene ve tvaru koule působí odlišně od svinutých uspořádání uhlíkových nanotrubiček.
Grafen je vyroben z listu atomů uhlíku v hexagonální mřížce. Z výše uvedeného má nejbližší formu ke grafitu, ale zatímco tento materiál je vyroben z dvourozměrných vrstev uhlíku držených vrstvu po vrstvě slabými mezimolekulárními vazbami, grafen má tloušťku pouze jedné vrstvy. Pokud byste byli schopni odloupnout jednu, atomem vysokou vrstvu uhlíku z grafitu, měli byste grafen.
Slabé mezimolekulární vazby v grafitu způsobují, že se jeví měkké a vláčné, ale samotné uhlíkové vazby jsou robustní. To znamená, že plech složený pouze z těchto uhlíkových vazeb je silný - asi 200krát více než nejsilnější ocel, a přitom je pružný a průhledný.
Grafen je teoretizován po dlouhou dobu a náhodně se vyrábí v malém množství po dobu, kdy lidé používají grafitové tužky. Jeho hlavní izolace a objev se však zakládají na díle Andre Geima a Konstantina Novoselova v roce 2014 na univerzitě v Manchesteru. Oba vědci údajně uspořádali v pátek večer experimenty, kde testovali nápady mimo své každodenní práce. Během jednoho z těchto zasedání vědci použili skotskou pásku k odstranění tenkých vrstev uhlíku z kusu grafitu. Tento průkopnický výzkum nakonec vedl ke komerční výrobě grafenu.
Poté, co v roce 2010 získali Nobelovu cenu za fyziku, darovali Geim a Novoselov páskový automat na Nobelovo muzeum.
youtube jak najít své komentáře
Na co lze použít grafen?
Je třeba si uvědomit, že vědci vyvíjejí nejrůznější materiály založené na grafenu. To znamená, že je pravděpodobně lepší myslet na grafeny, stejně jako bychom uvažovali o plastech. Příchod grafenu má v zásadě prostor vést k zcela nové kategorii materiálu, nejen k jednomu novému materiálu.
Viz související Co je turbulence? Odhalení jedné z miliónů otázek fyziky „Diamantový déšť“ nalezených na Uranu bylo znovu vytvořeno na Zemi - a mohlo by to pomoci vyřešit naši rostoucí energetickou krizi Kvantové výpočty dospívají
Pokud jde o aplikace, provádí se výzkum v oblastech tak rozsáhlých, jako je biomedicína a elektronika, až po ochranu plodin a balení potravin. Například schopnost upravit povrchovou vlastnost grafenu by z něj mohla udělat vynikající materiál pro dodávání léčiv, zatímco vodivost a flexibilita materiálu by mohla předznamenávat novou generaci obvodů dotykové obrazovky nebo skládacích nositelných zařízení.
Skutečnost, že grafen je schopen vytvořit dokonalou bariéru pro kapaliny a plyny, znamená, že jej lze použít také s jinými materiály k filtrování jakéhokoli počtu sloučenin a prvků - včetně helia, které je mimořádně obtížně blokovatelným plynem. To má řadu aplikací, pokud jde o průmysl, ale mohlo by se také ukázat jako velmi užitečné pro environmentální potřeby kolem filtrace vody.
Multifunkční vlastnosti grafenu otevírají dveře enormnímu množství kompozitního využití. I když se hodně uvažovalo o tom, jak může podpořit již existující technologie, neustálý pokrok v této oblasti nakonec povede ke zcela novým oblastem, které by dříve byly nemožné. Mohli bychom vidět zcela novou třídu leteckého inženýrství? A co optické implantáty s rozšířenou realitou? Podle jeho vzhledu se dozvíme 21. století.
