Графен: вещество, которое изменит наш мир
Научное сообщество и промышленность всего мира восхищаются новым веществом, которое благодаря своим удивительным свойствам и многочисленным возможностям практического применения, вне всякого сомнения, изменит многочисленные аспекты нашей жизни.
В чем же необычность графена?
Речь идет о прозрачном, очень тонком (максимально тонком), очень легком (0,77 мг / кв. м), водонепроницаемом, эластичном, гибком и одновременно удивительно прочном веществе. Графен является лучшим проводником электричества из когда-либо известных и, к тому же, в изобилии находится в природе, что делает его весьма экономичным.
Кроме того, недавние исследования Манчестерского университета подтвердили его способность «самовосстанавливаться». При повреждении кристаллической решетки графеновой пленки атомы графена притягивают к себе свободные атомы углерода, заполняя по мере необходимости образовавшиеся «дыры».
Химическая структура
Графен представляет собой углеродную пленку толщиной в один атом, кристаллическая решетка которой имеет форму сетки из шестиугольников. Получают графен из природного графита, который добывается в угольных шахтах и из которого делают, например, простые карандаши или тормоза автомобиля; хотя возможно также синтезирование этого вещества.
Графен был открыт в 2004 году британскими учеными российского происхождения Андреем Геймом и Константином Новоселовым, однако лишь в 2010 году, когда авторы открытия получили Нобелевскую премию по физике, началась «графеновая лихорадка».
Применение
Поразительное разнообразие свойств графена обеспечивает многочисленные возможности промышленного использования. На самом деле, возможности практически безграничны. Их список постоянно расширяется. Вот лишь некоторые примеры:
- Жесткие диски, имеющие возможность хранения данных в 1000 раз большего объема, чем современные устройства.
- Полупроводники, используемые в производстве сверхбыстрых компьютеров будущего (взамен кремниевым).
- Гибкие (которые можно свернуть и сложить и которые лягут в основу самых разных устройств) и сверхтонкие экраны, которые позволят интегрировать бесконтактные системы оплаты.
- Видеокамеры ночного видения, чтобы осуществлять фото- и видеосъемку без источников света.
- Аккумуляторные батареи более длительного срока действия для мобильных телефонов, компьютеров и электромобилей (графеновые электроды позволяют в 10 раз увеличить срок действия батареи, используемой для зарядки наших мобильных телефонов).
- Новые сверхбыстрые телекоммуникационные сети.
- Применение в медицине, в частности при разработке новой вакцины против рака и производстве сенсоров, наносимых на зубы для обнаружения патологий. И много других отраслей, где применение графена изменит нашу жизнь.
Трудности, которые предстоит преодолеть
На сегодняшний день производство графена из графита, а также получение материала заданной чистоты в зависимости от дальнейшего применения представляют собой весьма сложный процесс. Несмотря на это, решение этих трудностей — лишь вопрос времени: такие издания, как Science и Nature регулярно отзываются на сообщения о новейших технологических разработках.