Προσφάτως το γραφένιο απέκτησε ιδιαίτερη φήμη και αναγνωρισιμότητα στον κόσμο της επιστήμης. Υπόσχεται να φέρει επανάσταση στην καθημερινή μας ζωή, μέσω πιθανών τεχνολογικών εφαρμογών του. Πόσο μακριά όμως μπορούμε να φτάσουμε με το γραφένιο;

Ας το διερευνήσουμε ξεκινώντας από τα θεμελιώδη. Το γραφένιο είναι μία αλλοτροπική μορφή του άνθρακα, διατεταγμένου σε επαναλαμβανόμενο εξαγωνικό μοτίβο. Φέρτε στο μυαλό σας τα κελιά των μελισσών στα μέσα στα οποία αποθηκεύουν το μέλι που παράγουν. Το πάχος αυτής της δι-διάστατης διάταξης είναι είναι μόλις η διάμετρος ενός ατόμου C. Παρόλα αυτά, η μηχανική του αντοχή είναι πολύ μεγάλη. Αρκεί να σκεφτεί κανείς, ότι για να δημιουργηθεί μια οπή σε αυτό το υμένιο, θα έπρεπε να καταφέρουμε να ισορροπήσουμε έναν καλοζωισμένο ελέφαντα πάνω σε ένα μολύβι, όπως χαρακηριστικά αναφέρει ο καθηγητής James Hone από το Πανεπιστήμιο της Κολούμπια (Department of Mechanical Engineering, Columbia University, New York- USA). Η το υμένιο αυτό του γραφενίου είναι τουλάχιστον 1.000.000 φορές πιο λεπτή από ένα φύλλο χαρτί και εμφανίζει κυματισμούς με πλάτος μόλις 1nm.

Ας δούμε όμως τις ιδιότητες που το καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστικό. Σήμερα, θεωρείται το πιο ανθεκτικό ισχυρό υλικό στη φύση, αν αναλογιστεί κανείς ότι είναι 200 φορές πιο ισχυρό και από το ατσάλι, με εξαιρετικά υψηλές αντοχές στον εφελκυσμό και τη θλίψη, δίχως αυτό να σημαίνει ότι είναι άκαμπτο. Είναι πολύ καλός αγωγός της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, και εμφανίζει και σημαντικές οπτικές ιδιότητες. Απορροφά μόλις το 2,3 % του ορατού φωτός, και ουσιαστικά είναι διαφανές.

Δοκιμάστε το στο σπίτι!

Δεν είναι δύσκολο, ούτε πολύπλοκο. Αρκεί να πάρεις ένα κομμάτι ταινίας(σελοτέιπ) και ένα μολύβι. Κόλλησε και ξεκόλλησε το κομμάτι του σιλοτέιπ έπανω στη μύτη του μολυβιού και αυτόματα έχει απομονώσει κάποια στρώματα γραφίτη επάνω στο σελοτέιπ. Για να φτάσεις στο λεπτό υμένιο του γραφενίου, κόλλα και ξεκόλλα το σελοτέιπ επάνω σε μία άλλη επιφάνεια σελοτέιπ μέχρι που μόλις να διακρίνεται μία στρώση γραφενίου. Αυτή ήταν και η αρχή ενός πειράματος στα εργαστήρια του Πανεπιστημίου του Manchester, που 6 χρόνια μετά κατέληξε σε Nobel Φυσικής το 2010.

Τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες δοκιμάζουν το γραφένιο σε τεχνολογίες ονειρεμένες, βγαλμένες από ταινίες επιστημονικής φαντασίας, που τείνουν όμως να γίνουν πραγματικότητα. Μια λίστα με ενδεχόμενες εφαρμογές είναι η εξής:

• Πλήρης αλληλούχιση γονιδιώματος σε 15 λεπτά – σήμερα απαιτείται 1 ημέρα τουλάχιστον.
• Ολοκληρωμένα κυκλώματα με χρονισμό άνω των 10 GHz.
• Διαφανή φωτοβολταϊκά με απόδοση 60% – διπλάσια αυτής των συμβατικών ηλιακών κυττάρων που έχουν ως βάση τους το πυρίτιο.
• Φθηνή, 100 φορές πιο γρήγορη αφαλάτωση του θαλασσινού νερού.
• Μπαταρίες βασισμένες σε μικρο-υπερπυκνωτές που φορτίζουν 100 φορές πιο γρήγορα
• Αισθητήρες κάμερας 1000 φορές πιο ευαίσθητοι στο φως
• Διαφανείς, εύκαμπτες ηλεκτρονικές συσκευές
• Φακοί επαφής επαυξημένης πραγματικότητας
• Ενισχυμένα αεροδιαστημικά υλικά

Είναι, λοιπόν, παραπάνω από προφανής ο λόγος για το ολοένα αυξανόμενο ενδιαφέρον.  Ωστόσο, υπάρχει ένα βασικό πρόβλημα. Εκτός αν κάτσει κάποιος όλη μέρα να ξεκολάει σελοτέιπ, δεν έχει βρεθεί, μέχρι σήμερα, ένας εύκολος, φθηνός και αποδοτικός τρόπος να παράγεται μαζικά το γραφένιο. Οι παραπάνω εφαρμογές, εάν πράγματι είναι εφικτές και υλοποιήσιμες, απαιτούν παραγωγή του σε βιομηχανική κλίμακα. Είναι γεγονός πως απέχουμε αρκετά από αυτό το στόχο.

Διαβάσαμε, παρ’ όλα αυτά, πως σημειώνεται ταχεία πρόοδος και σε αυτό το ζητούμενο. Για όλα αυτά τα μαγικά και απίθανα υπάρχουν ερευνητικές ομάδες, που εργάζονται σκληρά για να τα φέρουν ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα. Πιο συγκεκριμένα, 126 ερευνητικές ομάδες από 17 κράτη-μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης -συμπεριλαμβανομένης και της Ελλάδας- συμμετέχουν στην ερευνητική πρόταση “Γραφένιο”, λαμβάνοντας σταθερή χρηματοδότηση ύψους 1 δις € για 10 χρόνια. Έρευνα τέτοιας κλίμακας είναι βέβαιο πως θα εξελίξει την κατανόηση μας για το υλικό αυτό και δεν έχουμε παρά να περιμένουμε λίγα ακόμη χρόνια, πριν το δούμε να εισβάλει στην καθημερινότητα μας μέσω των εφαρμογών του.

Πηγή: www.lifo.gr