Kui olete viimase kümne aasta jooksul viibinud teadusajakirja lähedal, olete kohanud mingit vormi ülitõendit grafeeni kohta - kahemõõtmelist imematerjali, mis lubab muuta kõike alates arvutist kuni biomeditsiinini.
Grafeeni rakendustes on palju kära, tänu mõnele tähelepanuväärsele omadusele. See on miljon korda õhem kui inimese juuksed, kuid 200 korda tugevam kui teras. See on paindlik, kuid võib toimida täiusliku tõkkena ja on suurepärane elektrijuht. Pange see kõik kokku ja teil on materjal, millel on palju potentsiaalselt revolutsioonilisi rakendusi.
kuidas kustutada salvestatud snapchat-sõnumeid iPhone'is
Mis on grafeen?
Grafeen on süsinik, kuid ühe aatomi paksuses kärgvõres. Kui jõuate tagasi oma vanadesse keemiatundidesse, mäletate, et täielikult süsinikust koosnevatel materjalidel võivad olla kardinaalselt erinevad omadused, sõltuvalt sellest, kuidas aatomid on paigutatud (erinevad allotroopid). Näiteks pliiatsijuhtme grafiit on pehme ja tume, võrreldes teie kihlasõrmuse kõva ja läbipaistva teemandiga. Inimeste loodud süsinikstruktuurid ei erine; pallikujuline Buckminsterfullerene toimib erinevalt süsiniku nanotorude keerdunud paigutustest.
Grafeen on valmistatud süsinikuaatomite lehest kuusnurkses võres. Eeltoodust on see vormis kõige lähemal grafiidile, kuid kui see materjal on valmistatud kahemõõtmelistest süsiniklehtedest, mida kiht-kihilt hoiavad nõrgad molekulidevahelised sidemed, on grafeen ainult ühe lehe paksune. Kui teil oleks võimalik grafiidist koorida üks, ühe aatomi kõrge süsinikukiht, oleks teil grafeeni.
Grafiidi nõrgad molekulidevahelised sidemed muudavad selle pehmeks ja ketendavaks, kuid süsinikusidemed ise on tugevad. See tähendab, et ainult nendest süsiniksidemetest koosnev leht on tugev - umbes 200 korda rohkem kui tugevaim teras, olles samal ajal paindlik ja läbipaistev.
Grafeeni teooria on olnud pikka aega ja seda valmistatakse kogemata väikestes kogustes nii kaua, kui inimesed on grafiitpliiatseid kasutanud. Selle peamine eraldatus ja avastamine on aga seotud Andre Geimi ja Konstantin Novoselovi loominguga 2014. aastal Manchesteri ülikoolis. Väidetavalt korraldasid kaks teadlast reedeõhtused katsed, kus testisid ideid väljaspool oma päevaseid töökohti. Ühel neist seanssidest eemaldasid teadlased skotti abil õhukesed süsinikukihid grafiidikambrist. See teedrajav uurimistöö viis lõpuks grafeeni kommertskasutusse.
Pärast 2010. aastal Nobeli füüsikaauhinna võitmist annetasid Geim ja Novoselov lindiautomaadi Nobeli muuseumile.
kuidas klippe tõmblemisest päästa
Milleks saab grafeeni kasutada?
Üks oluline asi, mida tuleb märkida, on see, et teadlased töötavad välja igasuguseid grafeeni baasil põhinevaid materjale. See tähendab, et tõenäoliselt on parem mõelda grafeenidele, samamoodi nagu plastikutele. Sisuliselt on grafeeni tulekul võimalus viia täiesti uue materjali kategooria, mitte ainult ühe uue materjali juurde.
Vaadake seotud Mis on turbulents? Uraanil leitud füüsika miljoni dollari suuruse küsimuse „Teemantvihm“ lahti harutamine on Maal taas loodud - see võib aidata lahendada meie kasvavat energiakriisi. Kvantarvutus saab täisealiseks
Rakenduste osas tehakse uuringuid nii laiaulatuslikes valdkondades nagu biomeditsiin ja elektroonika kuni taimekaitse ja toidupakenditeni. Näiteks grafeeni pinnaomaduste muutmine võib muuta selle silmapaistvaks materjaliks ravimite kohaletoimetamiseks, samas kui materjali juhtivus ja paindlikkus võiksid kuulutada uue põlvkonna puuteekraaniga vooluringe või kokkupandavaid kantavaid seadmeid.
Asjaolu, et grafeen on võimeline moodustama täiusliku tõkke vedelike ja gaaside jaoks, tähendab seda, et seda saab kasutada ka koos teiste materjalidega mis tahes hulga ühendite ja elementide - sealhulgas heeliumi, mida on erakordselt raske blokeerida, filtreerimiseks. Sellel on tööstuses mitmeid rakendusi, kuid see võib osutuda väga kasulikuks ka vee filtreerimise keskkonnavajadustele.
Grafeeni multifunktsionaalsed omadused avavad uksi tohutule komposiitkasutusele. Kuigi on palju mõeldud selle üle, kuidas see saaks olemasolevaid tehnoloogiaid edendada, viib selle valdkonna pidev edasiarendamine lõpuks täiesti uute valdkondadeni, mis oleks varem olnud võimatu. Kas võiksime näha täiesti uue lennundustehnika klassi tekkimist? Aga liitreaalsuse optilised implantaadid? Selle väljanägemise järgi saame teada 21. sajandi.
