Γραφένιο, το υλικό του μέλλοντος

Γραφένιο, το υλικό του μέλλοντος Facebook Twitter
2

Προσφάτως, το γραφένιο -ένα θαυματουργό υλικό- έχει αποκτήσει ιδιαίτερη φήμη και αναγνωρισιμότητα στον κόσμο της επιστήμης. Υπόσχεται να φέρει επανάσταση στην καθημερινή μας ζωή, μέσω των πιθανών τεχνολογικών εφαρμογών του. Είναι δικαιολογημένο όλο αυτό το hype;

Ας το διερευνήσουμε ξεκινώντας από τα βασικά. Το γραφένιο είναι μια αλλοτροπική μορφή του άνθρακα, διατεταγμένου σε επαναλαμβανόμενο εξαγωνικό μοτίβο. Φανταστείτε το σαν τα κελιά των κυψελών που κατασκευάζουν οι μέλισσες, για να αποθηκεύσουν το μέλι που παράγουν. Έχει πάχος μόλις ενός ατόμου και ουσιαστικά είναι μια επιφάνεια που απλώνεται στις δύο διαστάσεις. Είναι τέτοια η μηχανική αντοχή της που για να τρυπήσει "θα χρειαζόταν ένας ελέφαντας να ισορροπεί πάνω σε ένα μολύβι", αναφέρει χαρακτηριστικά ο καθηγητής Τζέιμς Χόουν, του πανεπιστημίου Κολούμπια. Η επιφάνεια αυτή, 1.000.000 φορές πιο λεπτή από ένα φύλλο χαρτί, εμφανίζει κυματισμούς της τάξεως του ~1nm. Τη λεπτομέρεια αυτή σου τη δίνω γιατί είναι ωραίο να τη φανταστείς, καθώς δίνει μια αίσθηση "κίνησης" στη δομή του υλικού (not scientific at all).

Οι ιδιότητες του είναι πράγματι εξωτικές. Θεωρείται το πιο ισχυρό υλικό στη φύση (200 φορές ισχυρότερο από το ατσάλι), με εξαιρετικά υψηλές τιμές αντοχής στον εφελκυσμό και τη θραύση. Ταυτόχρονα παραμένει εύκαμπτο. Είναι πολύ καλός αγωγός του ηλεκτρισμού και της θερμότητας, ενώ απορροφά μόνο 2.3% του ορατού φωτός, κάτι που το καθιστά διαφανές.

Πως παράγεται; Μπορείς να το κάνεις και μόνος σου στο σπίτι! Δεν είναι καθόλου επικίνδυνο. Χρειάζεσαι ένα κοινό σελοτέιπ και τη μύτη ενός μολυβιού. Αρχικά, κολλάς το σελοτέιπ στη μύτη του μολυβιού και έτσι αφαιρείς κάποια στρώματα γραφίτη. Στη συνέχεια, εφαρμόζεις ξανά πάνω στο στρώμα που απομόνωσες την επιφάνεια του σελοτέιπ και ξεκολλάς. Όλο αυτό επαναληπτικά μέχρι να απομείνουν μονοατομικές στιβάδες κρυσταλλικού γραφίτη, δηλαδή γραφένιο. Εντάξει, δεν είναι τόσο εύκολο όσο το παρουσιάζω και χρειάζεται λίγο ακόμη science στην όλη διαδικασία, αλλά αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο οι Andre Geim και Konstantin Novoselov, του πανεπιστημίου Manchester, παρήγαγαν γραφένιο για τις ανάγκες της αρχικής τους μελέτης το έτος 2004. Μόλις έξι χρόνια αργότερα, το 2010, κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής! Σε προτρέπω να πειραματίζεσαι κι εσύ στο σπίτι, ποτέ δεν ξέρεις.

Andre Geim & Konstantin Novoselov

Τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες δοκιμάζουν το γραφένιο σε τεχνολογίες ονειρεμένες, βγαλμένες από έναν φουτουρισμό απίθανο. Σε πληροφορώ πως δεν τους έχει απογοητεύσει καθόλου, τη στιγμή που προηγούμενα υλικά αποτύγχαναν να εκπληρώσουν ακόμη και τα βασικά προαπαιτούμενα. Μια λίστα με ενδεχόμενες εφαρμογές είναι η εξής:

  • πλήρης αλληλούχιση γονιδιώματος σε 15 λεπτά - σήμερα απαιτείται 1 ημέρα τουλάχιστον
  • ολοκληρωμένα κυκλώματα με χρονισμό άνω των 10 GHz
  • διαφανή φωτοβολταϊκά με απόδοση 60% - διπλάσια αυτής των συμβατικών ηλιακών κυττάρων που έχουν ως βάση τους το πυρίτιο
  • φθηνή, 100 φορές πιο γρήγορη αφαλάτωση του θαλασσινού νερού
  • μπαταρίες βασισμένες σε μικρο-υπερπυκνωτές που φορτίζουν 100 φορές πιο γρήγορα - το χρειάζονται τα σημερινά smartphones, κακά τα ψέματα
  • αισθητήρες κάμερας 1000 φορές πιο ευαίσθητοι στο φως - οι νυχτερινές λήψεις θα είναι πιο ειδυλλιακές από ποτέ
  • διαφανείς, εύκαμπτες ηλεκτρονικές συσκευές
  • φακοί επαφής επαυξημένης πραγματικότητας
  • ενισχυμένα αεροδιαστημικά υλικά

Το hype, λοιπόν, είναι δικαιολογημένο κατά τη γνώμη μου. Ωστόσο, υπάρχει ένα βασικό πρόβλημα. Δεν έχει βρεθεί ένας εύκολος, φθηνός και αποδοτικός τρόπος να παράγεται μαζικά το γραφένιο. Οι παραπάνω εφαρμογές, εάν πράγματι είναι εφικτές και υλοποιήσιμες, απαιτούν παραγωγή του σε βιομηχανική κλίμακα. Είναι γεγονός πως απέχουμε αρκετά από αυτό το στόχο. Διαβάζω, παρ' όλα αυτά, πως σημειώνεται ταχεία πρόοδος και σε αυτό το ζητούμενο. Have faith in science & technology.

Για όλα αυτά τα μαγικά και απίθανα υπάρχουν ερευνητικές ομάδες, που εργάζονται σκληρά για να τα φέρουν ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα. Πιο συγκεκριμένα, 126 ερευνητικές ομάδες από 17 κράτη-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης -συμπεριλαμβανομένης και της Ελλάδας- συμμετέχουν στην ερευνητική πρόταση "Γραφένιο", λαμβάνοντας σταθερή χρηματοδότηση ύψους 1 δις € για 10 χρόνια. Έρευνα τέτοιας κλίμακας είναι βέβαιο πως θα εξελίξει την κατανόηση μας για το υλικό αυτό και δεν έχουμε παρά να περιμένουμε λίγα ακόμη χρόνια, πριν το δούμε να εισβάλει στην καθημερινότητα μας μέσω των εφαρμογών του.

Ίδρυμα Τεχνολογίας & Έρευνας, Ηράκλειο Κρήτης

Στο ερευνητικό πρόγραμμα "Γραφένιο" συμμετέχουν από τη χώρα μας το Ίδρυμα Τεχνολογίας & Έρευνας (ΙΤΕ), το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων και το Ανώτατο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα (ΑΤΕΙ) της Κρήτης. Αξίζει να αναφερθεί πως ο Konstantin Novoselov -ένας εκ των δύο βραβευμένων ερευνητών του wondrous-material- θα βρεθεί στην Ελλάδα τον επόμενο μήνα, ως κεντρικός ομιλητής των Διαλέξεων Φυσικής & Χημείας του ιδρύματος Ωνάση. Οι διαλέξεις αυτές θα πραγματοποιηθούν στο Ίδρυμα Τεχνολογίας & Έρευνας του Ηρακλείου Κρήτης, στις 15-19 Ιουλίου.

 

 

 

Τech & Science
2

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ

Το James Webb εντόπισε «γυμνή» μαύρη τρύπα από την αυγή του σύμπαντος - «Μία πραγματική ια πρόκληση για τις θεωρίες μας»

Τech & Science / Το James Webb εντόπισε «γυμνή» μαύρη τρύπα από την αυγή του σύμπαντος - «Μία πραγματική πρόκληση για τις θεωρίες μας»

Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι ίσως ανήκει σε μία κατηγορία αντικειμένων που είχε θεωρητικά προβλέψει ο Στίβεν Χόκινγκ, αλλά που μέχρι σήμερα δεν είχε ποτέ εντοπιστεί
LIFO NEWSROOM
Τι είναι το Clanker και γιατί το χρησιμοποιούν οι χρήστες του διαδικτύου ως αντι-AI αργκό;

Τech & Science / Τι είναι το Clanker και γιατί το χρησιμοποιούν οι χρήστες του διαδικτύου ως αντι-AI αργκό;

Ο όρος διαδίδεται στα social media μεταξύ των ανθρώπων που δηλώνουν «κουρασμένοι» με την τεχνητή νοημοσύνη που «εφευρίσκει» πράγματα, ακούγεται υπερβολικά ανθρώπινη και απειλεί να εξαφανίσει θέσεις εργασίας
LIFO NEWSROOM
Από την Amy έως τον Wubbo: Πώς επιλέγουν οι μετεωρολόγοι τα ονόματα των καταιγίδων και γιατί είναι σημαντικά

Τech & Science / Από την Amy μέχρι τον Wubbo: Πώς επιλέγουν οι μετεωρολόγοι τα ονόματα των καταιγίδων και γιατί είναι σημαντικά

«Όταν μια καταιγίδα έχει όνομα, γίνεται πιο εύκολο για τα μέσα ενημέρωσης και το κοινό να μιλούν γι’ αυτήν, να μοιράζονται πληροφορίες και να προετοιμάζονται», εξηγεί η επικεφαλής μετεωρολόγος του Met Office, Rebekah Hicks
LIFO NEWSROOM
Στην Αρχαία Ολυμπία ξεκίνησαν οι πρώτοι «Ολυμπιακοί» των ρομπότ 

Τech & Science / Στην Αρχαία Ολυμπία ξεκίνησαν οι πρώτοι «Ολυμπιακοί» των ρομπότ

Στον ίδιο χώρο όπου πριν από χιλιάδες χρόνια συναθροίζονταν οι Έλληνες αθλητές, αυτή τη φορά συναντήθηκαν ομάδες μηχανικών από τέσσερις ηπείρους, μετατρέποντας την Ολυμπία σε παγκόσμιο εργαστήριο ρομποτικής
LIFO NEWSROOM
Αρχαίο DNA αποκαλύπτει το βακτήριο που προκάλεσε την πρώτη πανδημία στην ιστορία

Τech & Science / Αρχαίο DNA αποκαλύπτει το βακτήριο που προκάλεσε την πρώτη πανδημία στην ιστορία

«Τα ευρήματά μας αποτελούν το κομμάτι που έλειπε από το παζλ, προσφέροντας το πρώτο άμεσο γενετικό 'παράθυρο' στο πώς ξέσπασε αυτή η πανδημία στην καρδιά της αυτοκρατορίας»
LIFO NEWSROOM
Ozempic και Mounjaro μπορούν να μειώσουν κατά το ήμισυ τον κίνδυνο πρόωρου θανάτου των καρδιοπαθών, σύμφωνα με μελέτη

Τech & Science / Wegovy και Mounjaro μπορούν να μειώσουν κατά το ήμισυ τον κίνδυνο πρόωρου θανάτου των καρδιοπαθών, σύμφωνα με μελέτη

Τα φάρμακα GLP-1 θα μπορούσαν να χορηγηθούν σε εκατομμύρια άτομα με καρδιακές παθήσεις, ώστε να τους βοηθήσουν να αποφύγουν την νοσηλεία σε νοσοκομείο και να ζήσουν περισσότερο
LIFO NEWSROOM
Το μυστικό των Άμις: Η ζωή με ζώα χτίζει ισχυρό ανοσοποιητικό

Τech & Science / Το μυστικό των Άμις: Η ζωή με ζώα χτίζει ισχυρό ανοσοποιητικό

Μελέτες δείχνουν ότι η συμβίωση με ζώα από μικρή ηλικία ενισχύει το ανοσοποιητικό, μειώνει αλλεργίες και προστατεύει από αυτοάνοσα - Οι Αμις αποκαλύπτουν τον τρόπο που τα ζώα και τα μικρόβια τους διαμορφώνουν τη μακροχρόνια υγεία μας
LIFO NEWSROOM

σχόλια

2 σχόλια