Leonid PonomarenkoŠčo take grafen?
Grafen — ce peršyj doslidženyj (odnak ne jedynyj) dvomirnyj krystal. Jogo rešitka utvorena atomamy vuglecju, vporjadkovanymy u ploščyni v geksagonaľnu strukturu, jaka vygljadaje jak z’jednani miž soboju šestykutnyky. Tovščyna grafenu — 1 atom.
Dovgyj čas vvažalosja, ščo dvomirni materialy isnuvaty ne možuť. Odnak u 2004 roci brytanśki fizyky Andrij Gejm i Kostjantyn Novośolov ne tiľky stvoryly i takym čynom dovely isnuvannja grafenu, ale j doslidyly elektonni vlastyvosti materialu. U 2010 roci vony otrymaly Nobelevśku premiju z fizyky — za «novatorśki eksperymety z dvomirnym materialom grafenom».
Čy možlyvo zrobyty grafen v domašnih umovah?
Tak. Dlja ćogo potribnyj šmatočok jakisnogo grafitu i zvyčajnyj skotč. Ce — same toj sposib, za dopomogoju jakogo grafen buv vperše otrymanyj dlja laboratornyh doslidžeń. Osnovoju metodu je fakt, ščo zv’jazky miž šaramy grafitu nadzvyčajno slabki ta legko rujnujuťsja.
Jakščo skotč spočatku pryklasty lypkoju poverhneju do grafitu i vidirvaty, to maleńki fragmenty materialu zalyšaťsja na poverhni z klejem. Tovščyna fragmentiv bude kiľka mikroniv, — ale ce šče ne grafen. Dali potribno kiľka raziv povtoryty odnu prostu vpravu: sklasty skotč navpil (ščoby polovynky torkalysja odna odnu lypkymy poverhnjamy) i roztjaguvaty kinci skotču v protyležni storony. Taka procedura robyť kožnyj fragmet pryblyzno vdvičči tonšym i pislja 10-15 «skladań-roztjaguvań» značna častyna grafitu bude tovščynoju v odyn atomnyj šar. Ce i je grafen.
Čym osoblyvyj grafen?
Grafen maje cilyj rjad unikaľnyh vlastyvostej:
- Ce — najmicnišyj material. V pererahunku na odynycju tovščyny, grafen v 200 raziv micnišyj za staľ.
- Grafen možna roztjagnuty na 20%, perš niž vin porveťsja, ščo nemožlyvo naviť ujavyty dlja inšyh krystaliv. Taki mehanični vlastyvosti je rezuľtatom nadzvyčajno maloї vidstani i syľnogo zv’jazku miž atomamy vuglecju. Teoretyčni rozrahunky pokazujuť, ščo «gamak» iz grafenu rozmirom 1 x 1 m može vytrymaty vagu do 8 kg.
- Grafen je čudovym providnykom elektryčnogo strumu i trymaje rekord za parametrom ruhlyvosti elektroniv pry kimnatnij temperaturi. Cikavo, ščo elektrony ruhajuťsja v grafeni tak, niby u nyh nemaje masy.
- Ce — takož najtonšyj material. Vśogo lyš 5 g grafenu dostatńo, ščoby povnistju pokryty futboľne pole.
- Jakščo do ćogo pereliku dodaty, ščo grafen je prozorym i himično inertnym, to staje očevydnym, ščo material maje neabyjakyj potencial dlja vykorystannja u najriznomanitnišyh sferah — vid elektroniky do budivnyctva.
De vykorystovujeťsja grafen?
Komercijnyh vyrobiv z grafenom zaraz zovsim nebagato, ale vže zaraz možna kupyty grafenovi čornyla dlja pryntera, jaki provodjať elektryčnyj strum i takym čynom dozvoljajuť drukuvaty elektryčne kolo praktyčno na buď-jakij poverhni.
Takož prodajuťsja smartfony z grafenovym ekranom, jakyj ne rozbyvajeťsja i ne triskaje pry padinni. Grafen vže znajšov svoje, poky dosyť obmežene, zastosuvannja v batarejah i sportyvnomu obladnanni. Bagato kompanij (vključajučy takyh gigantiv jak Samsung ta Intel) veduť aktyvni rozrobky i šukajuť novi oblasti zastosuvannja dlja grafenu.
Vereseń 2016: Laureat Nobelivśkoї premiї z fizyky 2010 roku Kostjantyn Novośolov demonstruje komercijnyj smartfon, sensornyj ekran (touchscreen) u jakomu vygotovlenyj z grafenu
V jakyh oblastjah grafen može stvoryty revoljuciju?
Najbiľš perspektyvnymy oblastjamy zastosuvannja grafenu v majbutńomu je sensory i nanoelektonika. Za rahunok nadzvyčajno velykoї plošči poverhni po vidnošennju do ob’jemu i za rahunok vysokoї providnosti materialu prodemonstrovani na śogodni sensory na osnovi grafenu majuť neperevešenu čutlyvisť i korotkyj čas vidguku.
Stosovno nanoelektroniky, z kožnym dnem vse biľše včenyh shyljajetsja do dumky, ščo v dalekij perspektyvi grafen zaminyť kremnij. Ce — jedynyj doslidženyj providnyk, jakyj dozvoljaje robyty tranzystory rozmirom menše 10 nm i pry ćomu zalyšatysja stabiľnym pry normaľnyh umovah.
Čy isnujuť inši dvomirni materialy, krim grafenu?
Tak. Klas dvomirnyh krystaliv zaraz vže dosyť velykyj i vključaje ponad 30 vidomyh materialiv. Sjudy vhodjať jak pohidni grafenu (napryklad, fljuorinovanyj grafen, jakyj je dvomirnym analogom teflonu), tak i materialy bez vuglecju (napryklad, nitryd boru).
Nadzvyčajno aktyvnym naukovym naprjamkom zaraz je vyvčennja geterostruktur — koly 2 abo biľše dvomirnyh materialy nakladajuťsja odyn na odnogo, ščob utvoryty stek. Taki struktury často demonstrujuť unikaľni vlastyvosti, jakyh nemaje u їhnih skladovyh, i takym čynom rozšyrjujuť sferu potencijnogo zastosuvanny 2D-materialiv.
Vid redakciї: avtor publikaciї — spiker konferenciї Brain&Ukraine, učasnyk grupy naukovciv, jaka u 2010 roci otrymala Nobelivśku premiju za «novatorśki eksperymenty z dvomirnym materialom grafenom».