Det fladeste materiale i verden

Nobelprisen i fysik går til Andre Geim og Konstantin Novoselov, begge russiskfødte fysikere, der nu arbejder ved University of Manchester i Storbritannien, for deres opdagelse af grafen.

Grafen er et ark-lignende stof lavet af carbonatomer bundet sammen i et gentaget sekskantet mønster. Det er det første grundlæggende todimensionelle materiale, der nogensinde er lavet.

At være det tyndeste stykke stof i verden er blot et af mange superlativer, der kan anvendes på grafen. Det er også det stærkeste materiale man kender, omkring 100 gange stærkere end stål. Da et ark grafen kun er et atom tykt, det er også gennemsigtigt, og kan derfor spille en rolle i udviklingen af ​​fremtidige elektroniske skærme.

Nogle af de mest interessante træk ved materialet, med henblik på fremtidige ansøgninger, har at gøre med dens elektriske egenskaber. Elektriciteten flyder hurtigt gennem grafen og uden at miste meget energi undervejs. Det her, kombineret med det faktum, at det er relativt nemt at fremstille, gør grafen til en kandidat til at erstatte eller forbedre de integrerede kredsløb, der fylder vores computere i dag. Dette kredsløb er ofte bygget op omkring små ætsede stykker silicium, der indeholder milliarder af transistorer, som hver især kan fungere som en kontakt, der enten er i en ON eller OFF position eller, alternativt, kan indstilles som 0 eller 1 i den binære logik, der bruges af computere til at lagre og behandle information. Grafenchips kan være billigere, hurtigere, og lettere at fremstille end siliciumchips.

En ting, der bremser grafens brug i elektronik, er, at det kan være en for god leder af elektricitet. For at fungere som omskifter skal en transistor slukkes og tændes hurtigt. De halvledende materialer, der normalt anvendes i transistorer, er, af deres natur, midtvejs mellem at lede og ikke lede elektricitet. Det er, ved indgangen af ​​et meget lille signal kan de tillade en elektrisk strøm at passere igennem (betegner ON-positionen) eller ikke passere igennem (OFF-positionen). Ren grafen, primært være en god dirigent, kan ikke tændes og slukkes. Imidlertid, Geim og mange andre videnskabsmænd mener, at grafen kan ændres for at løse dette problem.

En jordnær opdagelse

Geim og Novoselov og deres kolleger opdagede grafen på en meget ydmyg måde. De tog en smule scotch tape og førte det hen over et stykke bulk grafit, de samme ting, der bruges i blyanter. Tapen fjernede kulstofflager, der var mange lag tykke. Men ved gentagen brug af båndet, der kunne produceres tyndere og tyndere flager, inklusive nogle til sidst, der kun var et enkelt lag tykke. Mikroskopiske billeder bekræftede, hvad det menneskelige øje ikke kunne se.

Grafen sammenlignes nogle gange med kulstof nanorør, i det væsentlige stykker af grafen rullet sammen til en halmform. Begge er meget gode ledere af varme og elektricitet. Begge er ret stærke.

"Graphene er det grundlæggende grundlag for alle kulstof nanostrukturer, herunder kulstof nanorør, fullerener, og meget mere og har været forskersamfundets hellige gral i mange år, " sagde Mildred Dresselhaus, en fysiker ved MIT og en ekspert i disse forskellige former for kulstof. "Det er fantastisk, at Geim og Novoselov nu er blevet anerkendt af denne vidunderlige pris for at have ideen om rent faktisk at producere grafen på en enkel måde og for at udvikle smuk fysik baseret på dette materiale."

Kongen af ​​Sverige uddeler prisen til Geim og Novoselov ved en ceremoni i Stockholm i december.

I en offbeat fodnote til dagens meddelelse, Andre Geim er blevet en af ​​de få videnskabsmænd, der har både en Nobelpris og en Ig-Nobelpris. Ig-Nobels er en slags anti-nobelprisen; de belønnes dels som en joke og dels for at få folk til at tænke. Geim vandt en Ig-Nobel i 2000 for at svæve frøer ved hjælp af magnetiske felter. Dette arbejde var ikke falsk, bare mærkeligt.

I mellemtiden Geim og andre forskere forventer at finde masser af andre anvendelser for grafen. Udover brug i byggematerialer eller elektronik, grafen kan dukke op som grundlag for kemiske sensorer og for generatorer af terahertz-lys. Denne type stråling, med frekvenser på omkring en billion cyklusser i sekundet, er lidt svær at fremstille. Det kan være vigtigt som et nyt billedværktøj, da menneskelige kroppe er gennemsigtige ved denne frekvens, gør denne slags lysbølge nyttig til sikkerheds- eller medicinske scanningsmaskiner.