• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • 90 lat fizyki na Hożej: o ciekawych badanich nad grafenem

    01.03.2011. 00:47
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Gdyby z jednoatomowej warstwy grafenu zrobić hamak, byłby on tak wytrzymały, że mógłby się na nim położyć człowiek. O tajemniczych właściwościach grafenu opowiadał dr hab. Andrzej Wysmołek z podczas obchodów 90-lecia Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego (FUW) na ul. Hożej w Warszawie.

    Grafen to pojedyncza warstwa, jaką atomy węgla tworzą np. w pospolitym graficie. Jedną z właściwości tego materiału jest to, że elektrony zachowują się w nim tak, jakby straciły masę i stały się bezmasowymi fotonami. Uzyskują wtedy prędkość 300 razy mniejszą niż prędkość światła.

    W czasie wykładu Andrzej Wysmołek stwierdził, że grafen jest wspaniałym materiałem na urządzenia elektroniczne. Dzięki niemu można budować szybkie urządzenia i przepuszczać przez nie duże prądy krytyczne. Grafen wykazuje się też wysokim przewodnictwem i wytrzymałością mechaniczną.

    Dzięki materiałowi można robić jeszcze mniejsze i doskonalsze tranzystory czy detektory, chemicy używają grafenu do badań odczynu kwasowości, a genetycy - do badań DNA.

    Wysmołek przywołał też pogląd, że gdyby z kawałka niewidocznej, jednoatomowej warstwy grafenu zrobić hamak, byłby tak wytrzymały, że mógłby się na nim położyć człowiek. Niektórzy mówią, że z takiej warstwy grafenu można byłoby zrobić torbę dla kota. Jednak Wysmołek podkreśla, że kot nie mógłby w takiej torbie oddychać, bo grafen nie przepuszcza gazów, a więc i tlenu. Na razie nie udaje się jednak produkować tak dużych płacht grafenu.

    Fizyk wyjaśnił, że ludzie od dziesięcioleci próbowali uzyskać grafen, ale materiał "nie chciał być płaski" i zwijał się np. w nanorurki czy fullereny.

    Jak opowiadał wykładowca, zanim udało się wyodrębnić grafen, naukowcy badali grafit za pomocą nowoczesnych mikroskopów. Przed każdym z badań należało jednak oczyścić i wyrównać zewnętrzną warstwę grafitu. W tym celu naklejano na grafit taśmę klejącą i za jej pomocą zdzierano z powierzchni nadniszczone warstwy materiału.

    Andriej Geim i Konstantin Novoselov postanowili zbadać to, co inni naukowcy wyrzucali do kosza, czyli zużyte taśmy klejące. Na nich zostawały bardzo cienkie warstwy grafitu. Odklejanie z nich taśmą coraz cieńszych warstw, doprowadziło w końcu do wyodrębnienia pojedynczej, dwuwymiarowej warstwy grafenu. Oddziaływanie taśmy było na tyle mocne, że grafen nie mógł się zwijać w nanorurki i na tyle słabe, że próbkę można było przenieść na inne podłoże i prowadzić nad nią dalsze badania. Za prace nad grafenem Geim i Novoselov dostali w 2010 roku Nagrodę Nobla.

    "To jest przykład na to, że w fizyce nie zawsze należy iść z prądem. W pewnym momencie trzeba się zatrzymać i zastanowić, dlaczego wszyscy idą w jednym kierunku, a nie badają zjawisk pobocznych" - stwierdził Wysmołek.

    Współcześnie jedną z metod uzyskiwania grafenu jest wygrzewanie węglika krzemu. "Taśmą klejącą nie nadążymy za technikami światowymi" - zaznaczył Wysmołek. Tak powstaje m.in. grafen w FUW. "Nasz materiał ma jakość taką, jak najlepsze światowe struktury materiałowe" - zapewnił fizyk.

    Jak przypomniał naukowiec, fizycy teoretycy z FUW prowadzili badania nad grafenem już w latach 70. Ale były to głównie badania nad grafenem przekładanym, czy też interfalowanym. Pomiędzy warstwy węgla można by było wsunąć jony np. wapnia czy potasu. Celem takich badań było uzyskanie nadprzewodników.

    Wysmołek w czasie wykładu przywołał też niezwiązane z grafenem eksperymenty Andrego Geima, za które badacz dostał wcześniej Antynobla. Geimowi udało się sprawić, że żaba zaczęła lewitować. Wysmołek wyjaśnił, że woda jest diamagnetykiem i jest wypychana z pola magnetycznego. Przy odpowiednio dużym polu magnetycznym następuje zjawisko lewitacji. Dlatego kropla wody umieszczona w bardzo silnym magnesie unosi się w powietrzu. A żaba ma w sobie dużo wody, więc w polu magnetycznym zachowuje się podobnie jak woda.

    Geim próbował też lewitować chomika, ale chomik chciał uciekać, więc zjawisko lewitacji nie było wyraźnie widoczne. Plotki mówią, że idąc za przykładem Geima, w innym sławnym laboratorium elektromagnetycznym próbowano zlewitować małego aligatorka. Zwierzęta te mają jednak dużo związków ferromagnetycznych, które nie są wypychane z pola magnetycznego, jak woda, tylko do niego wciągane. Aligator więc nie uniósł się w powietrze.

    Wysmołek, który obu noblistów poznał osobiście, ocenił: "Żeby zostać noblistą trzeba mieć chęć odkrywania nowych rzeczy i nie poddawania się mimo przeciwności oraz czerpania radości z tego, co się robi."

    PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

    agt/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Nanorurki – struktury nadcząsteczkowe, mające postać pustych w środku walców. Współcześnie najlepiej poznane są nanorurki węglowe, których ścianki zbudowane są ze zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Istnieją jednak także niewęglowe nanorurki (m.in. utworzone z siarczku wolframu) oraz nanorurki utworzone z DNA.

    Nanorurki – struktury nadcząsteczkowe, mające postać pustych w środku walców. Współcześnie najlepiej poznane są nanorurki węglowe, których ścianki zbudowane są ze zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Istnieją jednak także niewęglowe nanorurki (m.in. utworzone z siarczku wolframu) oraz nanorurki utworzone z DNA.

    Nanorurki – struktury nadcząsteczkowe, mające postać pustych w środku walców. Współcześnie najlepiej poznane są nanorurki węglowe, których ścianki zbudowane są ze zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Istnieją jednak także niewęglowe nanorurki (m.in. utworzone z siarczku wolframu) oraz nanorurki utworzone z DNA.

    Nanorurki – struktury nadcząsteczkowe, mające postać pustych w środku walców. Współcześnie najlepiej poznane są nanorurki węglowe, których ścianki zbudowane są ze zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Istnieją jednak także niewęglowe nanorurki (m.in. utworzone z siarczku wolframu) oraz nanorurki utworzone z DNA.

    Grafen – jest płaską strukturą złożoną z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Ze względu na wygląd przypomina plaster miodu. Ponieważ materiał ten ma jednoatomową grubość, uważa się go za strukturę dwuwymiarową. Opis teoretyczny grafenu powstał już w 1947 w pracy Wallace’a. Jednak w tym samym okresie opublikowano szereg innych prac, w których dowodzono, że grafen, jak i inne materiały dwuwymiarowe, nie może istnieć w przyrodzie.

    Grafan – związek chemiczny, substancja będąca modyfikacją grafenu. Jest to uwodorniony grafen. Transformacja ta czyni bardzo silnie przewodzący grafen izolatorem.

    Fluorografen - materiał podobny do teflonu, jednak o płaskiej strukturze i lepszej wytrzymałości. Powstaje wskutek dołączania atomów fluoru do grafenu.

    Dodano: 01.03.2011. 00:47  


    Najnowsze