Tiede

Grafeeni: Uusi materiaalimies

Grafeeni: Uusi materiaalimies

Grafeenilla oli poikkeuksellinen vuosi vuonna 2016. Materiaalista tuli suprajohde. Se vahvisti uusia innovaatioita. Se jopa alkoi vaihtaa väriä. Grafeenilla on kuitenkin vielä yksi yllätys.

Uusi tutkimus osoitti, että grafeenin elektronit reagoivat nopeammin kuin aiemmin ajateltiin. Siten grafeeni pystyy käsittelemään paljon enemmän sähkövirtaa kuin muut materiaalit, mikä vahvistaa asemaansa sähköisenä rakennuspalikkana.

Tiimi Itävallan TU Wienin soveltavan fysiikan instituutista osoitti kuinka nopeasti grafeenin elektronit voivat olla. Ksenoni-ionien vaikutus voimakkaasti varautuneeseen grafeenikalvoon aiheutti elektronien poistumisen paikasta. Jokainen ksenoniatomi voi poistaa 20 elektronia yhdeltä alueelta. Koska kussakin hiiliatomissa on vain kuusi elektronia, ksenoni olisi voinut helposti pilata grafeenin vakauden.

[Kuvan lähde: Gruber et ai., Eurekalert]

"Nykyinen tiheys on noin 1000 kertaa suurempi kuin se, joka johtaa materiaalin tuhoutumiseen normaaleissa olosuhteissa", sanoi yksi tutkijoista, Elisabeth Gruber,

Tutkijoita järkytti materiaalin kyky korvata elektronit näissä kohdissa vain femtosekunnissa (yksi kvadriljoonas sekunti).

Kaikissa muissa materiaaleissa elektronit liikkuisivat paikoilleen ja palauttaisivat vakauden. Se ei kuitenkaan tapahtuisi tarpeeksi nopeasti ja materiaalin rakenne vaarantuisi. Tiimin jäsen Richard Wilhelm Saksan Helmholtz-Center Dresden-Rossendorfista selitti sen näin:

"Mitä odottaisi tapahtuvan nyt, on, että nämä positiivisesti varautuneet hiili-ionit hylkäävät toisensa, lentäen ns. Coulomb-räjähdyksessä ja jättäen materiaaliin suuren aukon. Mutta hämmästyttävän kyllä, näin ei ole. Positiivinen varaus grafeenissa neutraloidaan melkein välittömästi ".

Grafeenin rakenne koostuu yhden atomin paksuisesta hiilestä ristikkoverkossa. Nano-asteikolla se näyttää uskomattomia ominaisuuksia. Grafeeni voi toimia suprajohteena. Se on uskomattoman vahva ja kova, mutta joustava tuotannossa. Kukaan ei kuitenkaan ole vielä määrittänyt tarkalleen missä grafeeni saa nämä piirteet.

[Kuvan lähde: ZMeScience]

Huolimatta siitä, että eivät tiedä kaikkia aineen salaisuuksia, tutkijat toivovat voivansa hyödyntää näitä ominaisuuksia erittäin tehokkaassa elektroniikassa.

"Toivo on, että juuri tästä syystä grafeenia voidaan käyttää rakentamaan erittäin nopea elektroniikka. Grafeeni näyttää myös soveltuvan erinomaisesti käytettäväksi optiikassa, esimerkiksi optisten ja elektronisten komponenttien liittämisessä", kertoi tutkijaprofessori Fritz Aumayr.

KATSO MYÖS: Valon nopeuden viestintä: Grafeenipohjainen optoelektroniikka

Katso video: Levi 2019 EK1 full blind run (Lokakuu 2020).