Čudežni material, ki bo zgradil prihodnost

Pozabite na plastiko, eksotične kovinske zlitine in 'modna' ogljikova vlakna. Gradnik prihodnosti bo grafen. Material, ki sta ga po naključju odkrila ruska znanstvenika, z vsakim novim poskusom dokazuje svoje izjemne lastnosti. Profesorja Andre Geim in Kostya Novoselov si gotovo nista predstavljala, da ju bo eksperimentiranje s kosom grafita in lepilnim trakom pripeljalo do Nobelove nagrade in plemiških naslovov.

’Pravljica’ o svinčniku in selotejpu

Leta 2004 sta dva ruska znanstvenika na univerzi v Manchestru raziskovala električno prevodnost ogljikovega grafita. Stvar se sliši na moč znanstveno, v osnovi pa je vsebovala material, iz katerega izdelujejo navadne svinčnike. Andre Geim in Kosty Novoselov sta ob metodi čiščenja materiala, ob kateri sta uporabljala običajen lepilni trak, ugotovila, da na selotejpu vsakič ostane tanek sloj minerala. Z večkratnim ’lepljenjem’ sta snov stanjšala na debelino enega atoma. Tanek sloj sta prenesla na silikonsko ploščico, ob nadaljnjih raziskavah pa ju je snov vedno bolj navduševala. Znanstvenika sta za svoje dosežke leta 2010 prejela Nobelovo nagrado za fiziko in viteški naslov.

Pred tem je veljalo prepričanje, da enoslojne atomske zgradbe zaradi termodinamične nestabilnosti niso obstojne. Odkritje obstojne, zgolj 0,3 nanometra tanke plasti materiala, je vodila v pravo evforijo raziskovanja možnosti uporabe in proizvodnje tega materiala.

Kaj je grafen?

Grafen je pravzaprav sestavljen iz osnovnega gradnika življenja – ogljika. Ime je izpeljanka besede grafit in končnice ’en’, ki izhaja iz fizikalnega opisovanja enoslojnih ogljikovih folij. Po atomski zgradbi je podoben grafitu, vendar njegova debelina znaša zgolj en atom. Ker je sestavljen zgolj iz enega sloja atomov, so ga znanstveniki označili za dvodimenzionalen material. Je skoraj povsem prosojen in lahek, kvadratni meter pa tehta pičlih 0,77 miligramov. Za milimeter debelo ploščo, bi morali enega na drugega nanizati kar tri milijone plasti.

Osnovni gradnik prihodnosti

Grafen ponuja neskončno možnosti uporabe. Njegova prevodnost bo izboljšala učinkovitost elektronskih komponent, polprevodnikov in sončnih kolektorjev. Zmožnost prehajanja vode odpira možnosti cenejše proizvodnje biogoriv, alkoholnih pijač in razsoljevanje ter čiščenje pitne vode. Če gre verjeti znanstvenikom, bo čudežna snov povzročila večjo industrijsko revolucijo kot odkritje in uporaba ogljikovih vlaken. Njegova uporaba bo omogočila cenejšo proizvodnjo lažjih in trdnejših predmetov, ki bodo energetsko manj potratni, njihovo vzdrževanje bo cenejše, ob tem pa bodo okolju veliko bolj prijazni.

Kdaj ga lahko pričakujemo?

Znanstveniki nenehno razvijajo cenejše načine pridobivanja tega eksotičnega materiala. Če je še pred leti veljal za najdražji material na svetu in je izdelava kvadratnega centimetra stala 78 milijonov evrov, ga podjetja sedaj pridobivajo v večjih količinah. Proizvodnja kvadratnega centimetra danes stane 78 evrov, nekatera azijska podjetja pa ga proizvajajo še ceneje.

Kitajski znanstveniki so pred kratkim iznašli material na osnovi grafena. Posebno peno so izdelali iz dehidriranega ogljika in grafenovega oksida in velja za najlažjo trdno snov na svetu. Kubični centimeter te snovi tehta 0,16 miligramov in ima zgolj dvakratno gostoto vodika, ki velja za najenostavnejši element.

Svoje mnenje pa lahko izrazite tudi na naši Facebook strani!