Vad är grafen?

Grafen är en term för en speciell struktur eller allotrop av kolatomer där de självmonterar sig i dubbelbundna sex kolatomringar i tvådimensionella ark.I en atomisk skala liknar grafen strukturen för kycklingtråd, eller den för ett kedjelänkstaket, och är en upprepande tvådimensionell struktur som, när den viks in i cylindrar, är känd som en kol nanorör, eller, när den formas till en sfär, kallas ofta en buckyball eller fulleren.Ett av de vanligaste områdena där grafenark finns naturligt och produceras i små mängder är i det som vanligtvis är felmärkta som blyertspennor, som gnuggar av ark på kolgitteret från blyertspunkten när det slipas mot papper, vilket lämnar bekanta pennmärken.

Både grafitiska material och forskning om grafeneknologi anses vara så viktig under 2000-talet att det vann två brittiska baserade forskare vid University of Manchester Nobelpriset i fysik 2010. Andre Geim, en holländsk-ryskaFysiker och Konstantin Novoselov, en russisk-brittisk fysiker, upptäckte en praktisk metod för att producera enstaka atomlager av grafen.Tillämpningar för atomlager av grafen sträcker sig över spektrumet från mycket täta former av datalagring i datorer till ultracapacitators för att lagra elektrisk energi och flexibla solceller som kan ersätta svårt att arbeta med kisel.Den unika tvådimensionella formen av grafenark gör dem också användbara i partikelfysikforskning vid kärnkraftsacceleratoranläggningar, där de kan ha en vilande massa av noll, vilket gör att de kan uppvisa egenskaper för Heisenberg-osäkerhetsprincipen när de bombarderas av relativistiska elektronströmmar.

De många potentiella kommersiella applikationerna för grafen har lett till en stadig ökning av publicerade artiklar av det vetenskapliga samfundet.Från och med 2011 har över 25 000 forskningsdokument och patent lämnats in för grafenansökningar, med den årliga genomsnittliga hoppningen från 157 2004 till över 2500 artiklar under 2010. Utvecklingen inom grafenfotonik och optoelektronikenheter är ett av de mest lovande områdena som undersöks.Detta beror på att materialet kan förbättra effektiviteten hos ljusemitterande diode (LED) paneler som används i allt från dator- och TV -skärmar till ljussensorer.Grafen skulle göra sådana skärmar flexibla och mer hållbara och ersätta behovet av att använda sällsynta och ibland toxiska metaller i sin tillverkning, såsom platina och indium.

En av de viktigaste egenskaperna hos grafen som skulle göra det användbart som en flexibel pekskärm förEn automatiserad tellermaskin (ATM) eller solcell är att den kan vara både transparent för passage av ljus och en effektiv elektrisk ledare samtidigt.Det var inte förrän Nobelpriset i fysik tilldelades 2010, men att ett enkelt sätt att tillverka stora mängder enstaka atomlager av materialet var möjligt.Sedan tillverkningsmetodiken från University of Manchester-forskare publiceras har sydkoreanska forskare hittat ett sätt att skala upp processen för att producera ark i materialet som kan användas för dator- och TV-skärmar med standardstorlek.