Grafen
Grafen je supertenká forma uhlíku strukturou podobná grafitu, jeden z nejpevnějších známých materiálů na světě.[1] Na výšku má pouze jeden atom a je průhledná, v důsledku této de facto 2D struktury má také některé zvláštní fyzikální vlastnosti.
Historie
[editovat | editovat zdroj]Kuriózním způsobem (s pomocí lepicí pásky) jej v roce 2004 objevili profesoři ruského původu Andre Geim, vědecký pracovník univerzity v Manchesteru, a jeho kolega Konstantin Novoselov, taktéž pracující na University of Manchester, kteří za jeho objev v roce 2010 získali Nobelovu cenu za fyziku.[1][2][3] V 10 následujících letech po objevu bylo ve světě uznáno 10 000 patentů, které se zabývají technologií grafenu. Výnos z prodeje grafenu se zvýšil z 24 milionů USD v roce 2015 na 311 milionů v roce 2022.[4]
Popis
[editovat | editovat zdroj]Tvoří jej rovinná síť jedné vrstvy atomů uhlíku uspořádaných do tvaru šestiúhelníků spojených pomocí sp² vazeb. Grafen se vyskytuje také ve více vrstvách, podle normy ISO 80004-13:2017 se však jako grafen smí označovat jen materiál s maximálně 10 vrstvami.[4]
Vlastnosti
[editovat | editovat zdroj]Dle vědeckého týmu profesora Geima elektrony v grafenu mají neočekávané vlastnosti. U žádného jiného materiálu nebylo dosud pozorováno, že by se jeho elektrony chovaly, jakoby neměly žádnou efektivní hmotnost a pohybovaly se téměř rychlostí světla. Vědci předpokládají, že by grafen mohl být použit při důkazu tzv. Kleinova paradoxu. K tomuto jevu totiž podle dosavadních znalostí mělo docházet jen ve velmi extrémních podmínkách (např. v okolí černých děr). V případě, že by se toto prokázalo, otevřela by se cesta k vývoji zcela nového druhu tranzistorů.
Kromě elektrické vodivosti je také grafen propustný pro světlo, takže se dá využít při výrobě displejů a fotovoltaických článků. Může tak nahradit stávající zařízení z tenkých vrstviček oxidů kovů. Displej z grafenu je navíc pevnější než doposud vyráběné z oxidů cínu a india, kterého je ještě k tomu omezené množství.[5][6][7]
Díky polovodivosti a tloušťce síťky pouhý jeden atom je možné z grafenu vyrobit tranzistory, které jsou teoreticky schopné pracovat až do frekvence 1 THz. Navíc je lze skládat do velice kompaktních celků. Díky těmto vlastnostem se do budoucna počítá s využitím grafenu v mikroprocesorech a pamětech.[8][9][10]
Chemické varianty
[editovat | editovat zdroj]Místo atomů uhlíku lze využít například atomů křemíku (silicen), cínu (stanen),[11] bóru (borofen)[12] či fosforu (fosforen).[13]
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]- ↑ a b HÁJEK, Adam. Nobelovu cenu za fyziku dostali vědci za výzkum supertenkého uhlíku. iDNES.cz [online]. 2010-10-05 [cit. 2024-02-17]. Dostupné online.
- ↑ The Nobel Prize in Physics 2010. NobelPrize.org [online]. [cit. 2024-02-17]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ KUNC, Jan. 20 let s grafenem. Vesmír. 2024-02-05, roč. 103, čís. 2, s. 98–101. Dostupné online.
- ↑ a b Graphene & its opportunities for the textile industry [online]. WTIN Leeds, 2018 [cit. 2024-02-02]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ KLEINER, Kurt. Touchscreen made from biggest graphene sheet. New Scientist [online]. 22. 6. 2010. Dostupné online.
- ↑ KAVAN, Ladislav. Grafen [online]. Česko: Akademie věd ČR, 2012-07-19 [cit. 2018-04-06]. Dostupné online.
- ↑ Graphene: A 2D materials revolution [online]. UK: Cambridge University, 2015-11-06 [cit. 2018-04-06]. Dostupné online. (english)
- ↑ VRTIŠKA, Ondřej. Uhlíková revoluce v elektronice. Týden. Duben 2009, roč. 16, čís. 15, s. 72. ISSN 1210-9940.
- ↑ Graphene light bulb made of 'wonder material' - BBC News [online]. UK: BBC News, 2015-03-29, rev. 2017 [cit. 2016-04-06]. Dostupné online. (english)
- ↑ Scientists Develop World's Smallest Light Bulb [online]. Spojené státy americké: Wall Street Journal, 2015-06-16 [cit. 2018-04-06]. Dostupné online. (english)
- ↑ http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&clanek=7292 - Dvourozměrný cín novým zázračným materiálem
- ↑ http://www.osel.cz/index.php?clanek=7430 - Borofen
- ↑ http://www.osel.cz/index.php?clanek=7431 - Fosforen nebezpečným sokem grafenu v elektronice
Související články
[editovat | editovat zdroj]Externí odkazy
[editovat | editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématu grafen na Wikimedia Commons - Nokia koketuje s grafenem. Dostala obří dotaci od EU
- Nový snímač nepotřebuje blesk a za šera nešumí. Stačilo použít grafen
- MORAVEC, Hynek. Grafen zkoumali ultrasilným zdrojem záření. Český rozhlas Leonardo [online]. 2008-06-13 [cit. 2009-01-11]. Dostupné online.
- KUČERA, Josef. Co má obyčejná tužka společného s kvantovým tunelováním. Technet.cz [online]. 2006-10-04 [cit. 2009-01-11]. Dostupné online.
