2012-09-17
Kategoria: Technologie

Grafen – węgiel XXI wieku

Grafen

Wkrótce komputery będą działać 500 razy szybciej niż dziś, skończą się kłopoty z zasięgiem sieci komórkowych, a karoserie aut staną się odporne na uderzenia. A wszystko to za sprawą węgla.

Grafen to nic innego jak cieniutka, przezroczysta warstwa węgla. Jest elastyczna i świetnie przewodzi prąd. Ma grubość zaledwie jednej warstwy atomów uporządkowanych w strukturę podobną do plastra miodu. Od wyizolowania pierwszego płatka grafenu z grafitowej płytki upłynęło zaledwie sześć lat, a już dziś możemy mówić o rewolucji w elektronice czy medycynie. Prace nad nim nabierają ogromnego rozpędu. Właśnie powstały pierwsze prototypy grafenowych urządzeń.

O tym, że grafit składa się z ultracienkich warstw połączonych ze sobą atomów węgla, wiedziano od lat 60. XX w. Taką pojedynczą warstwę grafitu nazwano grafenem. Wówczas jednak nikt nie umiał jej wyizolować. Udało się to dopiero w 2005 r. Andriejowi GejmowiKonstantinowi Nowosiołowi z University of Manchester (za co w zeszłym roku dostali Nagrodę Nobla). Żmudnie odklejając kolejne warstwy od płytki grafitowej za pomocą taśmy samoprzylepnej, uzyskali mikroskopijne płatki grafenu o średnicy równej średnicy ludzkiego włosa. Później naukowcy rozpoczęli badania właściwości tego materiału.

Superszybki komputer

Odkryto, że przez grafen prąd płynie bardzo szybko, niemal bez żadnych przeszkód. Tym samym uznano go za jeden z najlepszych przewodników, wymarzony materiał dla elektroniki. Zapowiada się zatem, że znajdzie on zastosowanie w sieciach bezprzewodowego internetu i telefonach komórkowych, które dzięki niemu bardzo wydajnie wzmocnią sygnał radiowy. O wiele mocniej i skuteczniej niż instalowane dzisiaj urządzenia oparte na krzemie. Znikną więc problemy z brakiem zasięgu czy słabo działającym internetem w urządzeniach mobilnych.

Pierwsze potrzebne do tego podzespoły już powstały. W czerwcu tego roku naukowcy z IBM ogłosili wyprodukowanie kompletnego analogowego układu scalonego, zawierającego tranzystor z grafenu osadzonego na podłożu z węglika krzemu. Prąd przepływa przez niego niezwykle szybko, a przejrzystość i znakomite przewodnictwo sprawiają, że grafen nadaje się do wytwarzania przejrzystych, zwijanych w rolkę wyświetlaczy dotykowych, źródeł światła czy baterii słonecznych. Czujniki z grafenu potrafią zarejestrować obecność pojedynczej cząsteczki szkodliwej substancji.

Grafen zostanie z pewnością wykorzystany w komputerach, które będą mogły wreszcie ogromnie przyspieszyć (procesory zbudowane z krzemu osiągają już kres swoich możliwości i nie są w stanie szybciej pracować). W tym celu naukowcy muszą jednak pokonać niezwykle istotną przeszkodę – tak przekształcić grafen, by podobnie jak krzem stał się półprzewodnikiem. – Niektórzy badacze próbują w płatku grafenu wyciąć mały pasek. To sprawia, że zyskuje on właściwości półprzewodnika, ale przycięty w ten sposób traci jednocześnie część swoich właściwości i gorzej przewodzi prąd niż nieuszkodzony – tłumaczy dr Włodzimierz Strupiński z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) w Warszawie, szef zespołu badawczego, który opracował nową metodę produkcji grafenu.

Jest jednak szansa, że to się zmieni. W 2009 r. naukowcy z Uniwersytetu Harvarda uzyskali w grafenie właściwości półprzewodnikowe, nakładając dwie warstwy tego materiału i przesuwając je w stosunku do siebie o pięć stopni. Z kolei uczeni z Columbia University podobny efekt uzyskali w grafenie składającym się z trzech warstw. Eksperymenty te to duży krok do zastąpienia półprzewodników krzemowych grafenowymi. – Możemy się spodziewać, że od pierwszych komputerów grafenowych dzieli nas nie więcej niż 10 lat – przewiduje dr Strupiński. Jak szacują elektronicy, komputery będą wtedy nawet 500 razy szybsze niż dzisiejsze.

Katarzyna Burda

Żródło: Newsweek – Nadchodzi era Grafenu

O Autorze

 > John Lennon „Imagine”: Imagine there’s no Countries... Imagine no Possession... Nothing to Kill or Die For... And no Religion too... No Need for Greed or Hunger... A Brotherhood of Man... (Niestety, John, dziś żyjemy w innym świecie. Twoje idee, lepsze czy gorsze, zostały wypaczone). Mahatma Gandhi: Na początku cię ignorują. Potem śmieją się z ciebie. Następnie z tobą walczą. W końcu wygrywasz • Siedem grzechów społecznych: polityka bez zasad, bogactwo bez pracy, przyjemność bez sumienia, wiedza bez osobowości, wiara bez poświęcenia, nauka bez człowieczeństwa oraz handel bez moralności • Religie to różne drogi prowadzące do tego samego celu. Jakaż to jest różnica, którą z nich wybierzemy? Jaki cel więc mają te kłótnie między nami? • Słabi nigdy nie potrafią przebaczać. Przebaczenie jest cnotą silnych • Jakże wielkiej daniny grzechu i błędów wymaga od człowieka bogactwo i władza • Nie znam większego grzechu niż uciskanie słabszych w imieniu Boga • Jest wiele powodów, dla których mogę być przygotowany na śmierć, ale nie ma żadnego, dla którego gotów byłbym zabić. Albert Einstein: Nie ma rzeczywistości samej w sobie, są tylko obrazy widziane z różnych perspektyw • Gdy miałem dwadzieścia lat, myślałem tylko o kochaniu. Lecz później kochałem już tylko myśleć • Tylko dwie rzeczy są nieskończone: wszechświat i ludzka głupota. Co do tej pierwszej istnieją jednak pewne wątpliwości • Nauka bez religii jest kaleka, religia bez nauki jest ślepa • Jestem bardzo głęboko religijnym niewierzącym • Gospodarcza anarchia społeczeństwa kapitalistycznego w jego dzisiejszej formie jest, moim zdaniem, prawdziwym źródłem zła • Wszyscy wokół wiedzą, że czegoś nie da się zrobić. I wtedy pojawia taki, który o tym nie wie, i on właśnie to coś robi • Nie wiem, jaka broń będzie użyta w trzeciej wojnie światowej, ale czwarta będzie na maczugi.



SKOMENTUJ

Zaloguj się i napisz komentarz.

Ruch Lotniczy nad Ziemią 24H

Artykuły w Kategoriach:

Poznaj Chiny

Pogoda

Warszawa
2018-01-17, 05:56
Gwałtowne deszcze
1°C
Odczuwalna: -7°C
Ciśnienie: 99 mb
Wilgotność: 93%
Wiatr: 6 m/s WSW
Prognoza: 2018-01-17
dzień
Gwałtowne deszcze
2°C
noc
Przeważnie pochmurno
-2°C
 

Teleskop Hubble'a