Hvis du har været hvor som helst i nærheden af et videnskabeligt tidsskrift i løbet af det sidste årti eller deromkring, er du stødt på en eller anden form for superlativ om grafen - det todimensionelle vidundermateriale, der lover at omdanne alt fra computing til biomedicin.
Der er en masse hype om grafens applikationer takket være en håndfuld bemærkelsesværdige egenskaber. Det er 1 million gange tyndere end et menneskehår, men 200 gange stærkere end stål. Det er fleksibelt, men kan fungere som en perfekt barriere og er en fremragende leder af elektricitet. Sæt alt dette sammen, så har du et materiale med et væld af potentielt revolutionerende applikationer.
hvordan man fjerner anførselstegn i Excel
Hvad er grafen?
Grafen er kulstof, men i et etatom tykt bikagegitter. Hvis du kommer tilbage til dine gamle kemitimer, vil du huske, at materialer, der udelukkende består af kulstof, kan have drastisk forskellige egenskaber, afhængigt af hvordan dets atomer er arrangeret (forskellige allotropes). Grafitten i din blyantledning er for eksempel blød og mørk sammenlignet med den hårde og gennemsigtige diamant i din forlovelsesring. Menneskeskabte kulstofstrukturer er ikke anderledes; den kugleformede Buckminsterfullerene fungerer anderledes end de viklede arrangementer af kulstofnanorør.
Grafen er lavet af et ark kulstofatomer i et sekskantet gitter. Af ovenstående er det tættest på grafit, men hvor dette materiale er lavet af todimensionelle plader af kulstof, der holdes lag-på-lag ved svage intermolekylære bindinger, er grafen kun et ark tykt. Hvis du var i stand til at skrælle et enkelt lag med et atom højt kulstof fra grafit, ville du have grafen.
De svage intermolekylære bindinger i grafit får det til at virke blødt og skællende, men kulstofbindingerne er robuste. Dette betyder, at et ark, der udelukkende består af disse kulstofbindinger, er stærkt - cirka 200 gange mere end det stærkeste stål, samtidig med at det er fleksibelt og gennemsigtigt.
Grafen er blevet teoretiseret i lang tid og ved et uheld produceret i små mængder, så længe folk har brugt grafitblyanter. Dens vigtigste isolering og opdagelse er dog knyttet til Andre Geims og Konstantins Novoselovs arbejde i 2014 ved University of Manchester. De to videnskabsmænd havde angiveligt fredag aften eksperimenter, hvor de ville teste ideer uden for deres daglige job. Under en af disse sessioner brugte forskerne tape til at fjerne tynde lag af kulstof fra en klump grafit. Dette banebrydende stykke forskning førte til sidst til den kommercielle produktion af grafen.
Efter at de vandt Nobelprisen i fysik i 2010, donerede Geim og Novoselov bånddispenseren til Nobelmuseet.
intet opkalds-id, hvordan man finder ud af, hvem der ringede
Hvad kan grafen bruges til?
En vigtig ting at bemærke er, at forskere udvikler alle mulige materialer baseret på grafen. Dette betyder, at det sandsynligvis er bedre at tænke på grafen, på samme måde som vi tænker på plast. I det væsentlige har fremkomsten af grafen mulighed for at føre til en helt ny kategori af materiale, ikke kun et nyt materiale.
Se relateret Hvad er turbulens? Afdækning af et af fysikens millioner dollarspørgsmål, 'Diamantregn', der findes på Uranus, er blevet genskabt på Jorden - og det kan hjælpe med at løse vores voksende energikrise Kvanteberegning bliver voksen
Med hensyn til anvendelser forskes der i områder, der er så vidtrækkende som biomedicin og elektronik til afgrødebeskyttelse og mademballage. At være i stand til at ændre overfladeegenskaben for grafen, for eksempel, kunne gøre det til et fremragende materiale til lægemiddelafgivelse, mens materialets ledningsevne og fleksibilitet kunne indvarsle en ny generation af berøringsskærmskredsløb eller foldbare bærbare enheder.
Det faktum, at grafen er i stand til at danne en perfekt barriere for væsker og gasser, betyder, at det også kan bruges med andre materialer til at filtrere et hvilket som helst antal forbindelser og grundstoffer - inklusive helium, som er en usædvanlig vanskelig gas at blokere. Dette har en række anvendelser, når det kommer til industri, men kan også vise sig at være meget nyttigt for miljøbehov omkring vandfiltrering.
Grafens multifunktionelle egenskaber åbner dørene for en enorm mængde sammensatte anvendelser. Mens der er lagt meget tanke på, hvordan det kan øge eksisterende teknologier, vil løbende fremskridt i marken til sidst føre til helt nye områder, der tidligere ville have været umulige. Kunne vi se en helt ny klasse inden for rumfartsteknologi opstå? Hvad med optiske implantater med augmented reality? Fra det ser ud, er det 21. århundrede, når vi finder ud af det.
