• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Prof. Burian: grafen odkryciem o dużych możliwościach

    05.10.2010. 22:11
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Prof. Andrzej Burian z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Śląskiego o przyznaniu Nagrody Nobla z fizyki dla Andre Geima i Konstantina Novoselova za wyizolowanie i opisanie grafenu:



    "Odkrycie, którego dokonali tegoroczni laureaci, jest bardzo ważne zarówno z punktu widzenia badań czysto fundamentalnych, ale nawet bardziej możliwości aplikacyjnych. Nobel w swoim testamencie podkreślił właśnie aspekt aplikacyjny badań i wskazał, że nagradzane powinny być zwłaszcza odkrycia przynoszące pożytek ludzkości. Dlatego aspekt aplikacyjny jest szczególnie ceniony przy okazji Nagród Nobla.

    Nagrodzeni naukowcy uzyskali grafen z formy węgla zwanej grafitem. Ten zbudowany jest z warstw zawierających płaskie struktury atomów węgla, ułożonych jak plaster miodu, czyli w regularne sześcioboki. Takie warstwy układane jedna nad drugą tworzą strukturę grafitu.

    Są one bardzo słabo ze sobą związane, dzięki czemu grafitowym ołówkiem możemy pisać na kartce papieru. Odkrycie polegało na tym, że użyto dość prostej metody: taśmą klejącą udało im się oderwać pojedyncze warstwy grafitu. Tak uzyskany materiał ma zupełnie inne właściwości fizyczne i chemiczne niż grafit. Po tym odkryciu bardzo wiele grup na świecie pracowało nad tym, by otrzymywać te pojedyncze warstwy z grafitu.

    Grafen to materiał, który będzie miał lepsze zastosowanie niż nanorurki węglowe, bo jest materiałem łatwiejszym technologicznie. Potrafimy kontrolować proces otrzymywania takich warstw znacznie lepiej niż nanorurek węglowych i otwierają się przed nami istotne możliwości zastosowania do tworzenia układów elektronicznych w skali atomowej. To bardzo dobrze rokuje grafenowi na przyszłość.

    Grafen będzie mógł być używany do budowy tranzystorów, oczywiście w bardzo małej skali. Elektrony w takim materiale bardzo łatwo się poruszają i to z dużymi prędkościami, co pozwala na konstruowanie urządzeń działających znacznie szybciej niż te, które znamy do tej pory.

    Ten materiał jest stosunkowo odporny na działanie różnych czynników chemicznych, w związku z tym zakłada się, że powinien być również przyjazny dla organizmów ludzkich. Można sobie wyobrazić, że będzie można dołączać do niego cząsteczki mające aktywność terapeutyczną, czyli używać go jako nośnika leków w organizmie ludzkim.

    Również - ale to na razie pozostaje w sferze fantazji - będzie można go wykorzystywać do tzw. kierowanej terapii nowotworowej, bo będzie umożliwiał dostarczanie środków zwalczających tkanki nowotworowe właśnie w to miejsce organizmu, w którym są potrzebne. EKR

    PAP - Nauka w Polsce

    tot/ gma/bsz



    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    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. 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 – płaska struktura złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Materiał ten kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, uważa się go za strukturę dwuwymiarową. Grafen jest przedmiotem zainteresowania przemysłu ze względu na różne właściwości, w tym elektryczne i mechaniczne.

    Grafan – związek chemiczny, substancja będąca modyfikacją grafenu. Jest to uwodorniony grafen. Transformacja ta czyni bardzo silnie przewodzący grafen izolatorem. Optyka cienkich warstw jest działem optyki, który dotyczy zjawisk zachodzących w strukturach złożonych z bardzo cienkich warstw różnych materiałów. Aby badana struktura spełniała ten warunek, grubość pojedynczej warstwy musi być rzędu długości fali światła, czyli dla światła widzialnego około kilkuset nanometrów. Warstwy tej grubości mają specyficzne własności optyczne związane z dyfrakcją i interferencją światła oraz z różnicami w wartościach współczynnika załamania światła poszczególnych cienkich warstw, podłoża i powietrza. Te efekty mają wpływ zarówno na odbicie światła jak i jego przechodzenie przez obiekt.

    Nanomateriały – wszelkie materiały, w których występują regularne struktury na poziomie molekularnym, tj. nie przekraczającej 100 nanometrów. Granica ta może dotyczyć wielkości domen jako podstawowej jednostki mikrostruktury, czy grubości warstw wytworzonych lub nałożonych na podłożu. W praktyce granica poniżej której mówi się o nanomateriałach jest różna dla materiałów o różnych właściwościach użytkowych i na ogół wiąże się to z pojawieniem szczególnych właściwości po jej przekroczeniu. Zmniejszając rozmiar uporządkowanych struktur materiałów można uzyskać znacznie lepsze właściwości fizyko-chemiczne, mechaniczne, itp. Efekt Schwarzschilda - zakłócenie proporcjonalności pomiędzy czasem i skutecznością naświetlania (jedna działka przysłony = 2x mniej (lub więcej) czasu). Efekt ten występuje przy bardzo krótkich i bardzo długich czasach naświetlania materiału światłoczułego - potrzeba wtedy dłuższej ekspozycji niż wynikałoby to z obliczeń, lub wskazań światłomierza. W przypadku filmów kolorowych efekt Schwarzschilda dotyczy każdej warstwy światłoczułej indywidualnie. Jeżeli poszczególne warstwy w innym stopniu ulegają efektowi dodatkowo dochodzi do pojawienia się przebarwień. Aby im zapobiec należy stosować odpowiednie filtry. Informacje dotyczące efektu Schwarzschilda (w tym wielkość korekty ekspozycji oraz wymagane filtry) dla konkretnego filmu można znaleźć w materiałach udostępnianych przez producenta: ulotkach, katalogach, stronach WWW; zwykle nie ma tych danych na pudełku filmu.

    Square Kilometre Array (SKA) – planowana sieć radioteleskopów o całkowitej powierzchni jednego kilometra kwadratowego. Będzie działać w zakresie częstotliwości od 70 MHz do 10 GHz oraz będzie 50 razy bardziej czuła niż jakikolwiek dzisiejszy radioteleskop. Będzie to wymagało bardzo wydajnych centralnych silników obliczeniowych, a także długodystansowych połączeń o przepustowości dziesięciokrotnie większej od dzisiejszego światowego ruchu internetowego. Dzięki temu będzie można badać niebo ponad dziesięć tysięcy razy szybciej niż obecnie. Sieć SKA zostanie zbudowana na półkuli południowej w Republice Południowej Afryki i Australii, gdzie obserwacja naszej galaktyki, Drogi Mlecznej jest najprostsza i gdzie emisja interferencji elektromagnetycznej jest najmniejsza. Budowa SKA ma się rozpocząć w 2016 roku, zakończyć w 2024 roku, a w międzyczasie, w 2020 roku mają zostać przeprowadzone pierwsze obserwacje. Budżet przedsięwzięcia to 1,5 mld euro. Andriej Konstantinowicz Gejm, Andre Geim (ros. Андрей Константинович Гейм; ur. 21 października 1958 w Soczi) — fizyk rosyjsko-holenderski pochodzenia niemieckiego, laureat Nagrody Nobla (2010), znany przede wszystkim jako jeden z odkrywców grafenu.

    Olbrzymie rurki węglowe (ang. colossal carbon tubes, CCTs) – alotropowa odmiana węgla w postaci rurek o średnicach od 40 do 100 μm. Mają strukturę inną niż nanorurki węglowe, których średnice są rzędu nanometrów. Ściany olbrzymich rurek nie są pojedynczymi warstwami grafenu, ale wielowarstwowymi strukturami o grubości ponad 1 μm, pofałdowanymi i posiadającymi puste przestrzenie rozdzielone membranami, podobnie jak w tekturze.

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

    Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD), z ang. Physical Vapour Deposition) – osadzanie powłoki z fazy gazowej przy wykorzystaniu zjawisk fizycznych. Mechanizm tworzenia powłoki opiera się na krystalizacji. Proces PVD prowadzony jest w warunkach wysokiej próżni, ze względu na zapewnienie odpowiednio długiej drogi swobodnej cząsteczce gazu. Gaz materiału osadzanego krystalizuje na podłożu, wiążąc się siłami adhezji. Z tego względu połączenie powłoka-podłoże ma charakter adhezyjny i zależy od czystości podłoża. Przed obróbką właściwą stosuje się chemiczne (zgrubne) i jonowe (dokładne) metody oczyszczania powierzchni. Technika PVD ma bardzo duży potencjał aplikacyjny głównie ze względu na niską temperaturę obróbki oraz zachowanie składu chemicznego materiału źródła. W procesie PVD osadzaniu powłoki nie towarzyszą żadne przemiany chemiczne, obserwuje się wyłącznie zmianę stanu skupienia wprowadzonej substancji. Mechanizm osadzania kontrolowany jest przede wszystkim poprzez dobór temperatury podłoża oraz ciśnienie i skład atmosfery reakcyjnej. Celem procesu jest wytworzenie cienkich warstw o ściśle kontrolowanym składzie modyfikujących fizyczne i chemiczne właściwości powierzchni.

    Dodano: 05.10.2010. 22:11  


    Najnowsze