Grafenul, „MATERIALUL MINUNE” care va revoluționa tehnologia

Este mai dur decât diamantul, dar se întinde precum cauciucul. Este, practic, invizibil, dar conduce electricitatea și căldura mai bine decât orice fir de cupru. În plus, are o greutate aproape de zero. Este vorba despre grafen, un material uimitor, descoperit recent, care ar putea revoluționa fiecare aspect al vieții noastre, scrie Daily Mail.

Unii cercetători susțin că ar fi cea mai importantă substanță descoperită de la plasticul sintetic încoace. Dacă este, într-adevăr, pe atât de bun pe cât se spune, din grafen s-ar putea face telefoane mobile pe care să le „despachetezi” și să le pui în spatele urechii sau televizoare cu ecrane subțiri cât o foaie de hârtie. Ar putea revoluționa medicina, la fel cum ar putea înlocui siliconul ca material pentru cipurile de calculator.

„Materialul miracol” a fost descoperit, în urmă cu șapte ani, de cercetătorii de la Universitatea din Manchester (Marea Britanie), fapt care le-a adus, anul trecut, premiul Nobel pentru Fizică. În plus, Ministrul economiei și finanțelor George Osborne a promis o finanțare de 58,5 milioane de euro cui va produce tehnologii bazate pe această substanță.

În termeni economici, unul dintre cele mai interesante aspecte referitor la grafen îl reprezintă costul. În mod normal, când oamenii de știință creează un „super-material”, prețul este exorbitant. Dar grafenul este obținut din procesarea chimică a grafitului, materialul folosit pentru mina creioanelor. Odată la câteva luni, cercetătorii găsesc o nouă metodă de procesare chimică a grafitului, mai ieftină ca precedenta. Unii cercetători au stabilit că producerea grafenului ar putea costa doar 10,4 euro pe kilogram.

De ce este grafenul „substanța minune”

Daily Mail scrie că, pentru un material care promite atât de mult, grafenul are o structură chimică incredibil de simplă. O „folie” de grafen reprezintă un singur strat de atomi de carbon, legați între ei în forma unui fagure.

Asta îl face cel mai subțire material produs vreodată. Ar trebui puse trei milioane de „folii” de grafen una peste alta, pentru a obține un strat cu grosimea de un milimetru. Este, de asemenea, cea mai puternică substanță cunoscută: este de 200 de ori mai dură decât oțelul și de câteva ori mai dură decât diamantul.

O „folie” de grafen subțire cât una de plastic ar putea susține greutatea unui elefant. În plus, pentru a sparge grafenul, un elefant ar trebui să se balanseze în vârful unui creion care să străpungă materialul.

În ciuda tăriei sale, grafenul este extrem de flexibil și poate fi întins la 120% din suprafață, fără a-l deteriora.

Este, de asemenea, un foarte bun conductor de electricitate, mult peste cuprul folosit în mod obișnuit, și este cel mai bun conductor de căldură cunoscut.

Dar probabil cea mai remarcabilă caracteristică a grafenului este originea sa: provine din grafit, un mineral care se găsește din belșug pe planetă, în special în mine din Chile, India și Canada.

Mina unui creion este făcută din milioane de straturi de grafen. Acestea au, însă, legături foarte slabe între ele, motiv pentru care alunecă unul de pe celălalt, în momentul în care creionul este mișcat pe hârtie.

Ce utilizări ar putea avea grafenul

Andrew Geim și Konstantin Novoselov

Grafenul a fost izolat pentru prima dată în 2004, de profesorii Konstantin Novoselov și Andrew Gelm, de la Universitatea Manchester. Cei doi au folosit o bandă adezivă pentru a desprinde bucăți mici de grafit, pe care le-au atașat unei plăci de silicon. Cu ajutorul unui microscop, cei doi au descoperit straturile din care este compus grafitul.

Novoselov (37 de ani) crede că grafenul ar putea schimba totul în domeniul electronicelor și al calculatoarelor. „Nu cred că grafenului i s-a făcut publicitate excesivă. A atras atenția pentru că are o structură foarte simplă, fiind alcătuit din cea mai subțire materie, și, cu toate astea, are atât de multe proprietăți unice. Are sute de proprietăți care îl fac superior celorlalte substanțe. Este destul de transparent, nu există multe materiale transparente care să conducă electricitatea”, spune Novoselov.

Descoperirea lui a declanșat un boom în știință. Anul trecut, s-au publicat peste 3.000 de lucrări de cercetare și s-au depus peste 400 de patente. Industria electronicelor este convinsă că grafenul va duce la apariția de gadgeturi care să facă iPhone-ul sau Kindle-ul să pară „jucării din epoca trenurilor cu aburi”.

Ecranele moderne, tactile, sunt făcute din oxid de staniu și indiu, o substanță transparentă și care conduce electricitatea, dar care este scumpă și casantă. Înlocuirea acestei substanțe cu grafen ar putea da naștere ecranelor flexibile și foarte subțiri. De altfel, cercetătorii sud-coreeni au creat deja un ecran tactil flexibil de 63,5 centimetri, folosind grafen.

Imaginați-vă că ați putea citi un ziar pe o foaie de hârtie electrică. Dacă apeși pe unul dintre colțuri, te-ai putea muta imediat pe următoarea pagină sau ai putea să dai „refresh” paginii. În plus, după ce termini de citit, poți împături foaia, pentru a o lua din nou a doua zi.

Unii cercetători încearcă să găsească metode de a integra grafenul în medicină. Alții sugerează că ar putea fi o alternativă pentru fibra de carbon, care intră în componența bărcilor sau a bicicletelor. De asemenea, includerea grafenului în cauciucuri le-ar putea face mai rezistente.

Unii spun chiar că ar putea înlocui siliconul din cipurile de calculator. În viitor, o carte de credit din grafen ar putea stoca la fel de multă informație precum calculatoarele de azi. „Oamenii ar fi tentați să compare grafenul cu plasticul. Dar grafenul este mai versatil decât tot plasticul din lume. Tocmai de-asta lucrează atât de mulți cercetători la el”, susține Novoselov.

Cum ar putea fi exploatat grafenul

Dr. Sue Mossman, custode al Muzeului de Științe din Londra, spune că grafenul seamănă cu bachelitul, primul plastic inventat de om, în 1907. Un excelent izolator electric, dar și o substanță rezistentă la căldură și chimicale, bachelitul este folosit pentru prize, radiouri, camere foto și televizoare. „A fost cel mai bun material la vremea lui. Este grafenul cel mai bun material al viitorului? Din punct de vedere istoric, noi (n.r. britanicii) suntem buni la invenții, dar nu am știut să le valorificăm”, spune Mossman.

Pentru ca grafenul să nu aibă aceeași soartă ca alte invenții britanice, cum ar fi polietilena sau fibra de carbon (care nu au fost exploatate comercial în Marea Britanie), e nevoie de investiții masive în cercetare și dezvoltare, scrie Daily Mail.

Tocmai de aceea, inițiativa guvernului britanic de a sprijini dezvoltarea grafenului în Marea Britanie a fost întâmpinată cu aplauze din partea Partidului Conservator. Asta deși, comparativ cu investițiile din America sau Asia, cele 58,5 milioane de euro promise de Osborne sunt neglijabile. Coreea de Sud investește 228,3 milioane de euro în această tehnologie. Totuși, Comisia Europeană spune că va investi un miliard de euro în grafen, în următorii zece ani.

În ciuda entuziasmului general, mulți cercetători se îndoiesc că grafenul este pe atât de bun pe cât se spune. Daily Mail spune că nu ar fi primul „material minune” care ar dezamăgi. Același lucru s-a întâmplat și în cazul fulerenelor, un alt compus al carbonului, căruia nu i s-au găsit însă aplicații practice.

De fapt, deja sunt câteva probleme legate de grafen. Este un conductor atât de bun de electricitate, încât nu ar putea fi folosit pentru tranzistoare (care controlează cantitatea de curent electric trecută printr-un circuit). În plus, reprezentanții IBM au declarat că este „greu de imaginat” că grafenul ar putea înlocui siliconul din cipurile de calculator.

Iar scepticii spun că majoritatea materialelor noi, cum ar fi fibra de carbon, au nevoie de 20 de ani între momentul când sunt inventate și cel când pot fi utilizate la scară largă. Daily Mail scrie că „am putea crede că, datorită entuziasmului general, revoluția grafenului a început deja”, dar că „viitorul e nesigur”.