אם היית במקום כלשהו ליד כתב עת מדעי בעשור האחרון בערך, נתקלת בסוג כלשהו של סופרלטיב על גרפן - חומר הפלא הדו-ממדי שמבטיח להפוך הכל ממחשוב לביו-רפואה.
יש הרבה היפ לגבי יישומי גרפן, הודות לקומץ מאפיינים מדהימים. זה דק פי מיליון משיער אנושי אבל חזק פי 200 מפלדה. הוא גמיש אך יכול לשמש כמחסום מושלם, והוא מוליך חשמל מעולה. שים את כל זה יחד ויש לך חומר עם שפע של יישומים שעשויים להיות מהפכניים.
איך תדע מי עוקב אחריך בפייסבוק
מה זה גרפן?
גרפן הוא פחמן, אך בסריג של חלת דבש עבה אטום אחד. אם תחזור לשיעורי הכימיה הישנים שלך, תזכור כי חומרים המורכבים לחלוטין מפחמן יכולים להיות בעלי תכונות שונות בתכלית, תלוי באופן שבו אטומיו מסודרים (אלוטרופים שונים). הגרפיט בעופרת העיפרון שלך, למשל, רך וכהה בהשוואה ליהלום הקשיח והשקוף בטבעת האירוסין שלך. מבני פחמן מתוצרת האדם אינם שונים זה מזה; Buckminsterfullerene בצורת כדור פועל באופן שונה לסידורים המפותלים של צינורות פחמן.
הגרפן עשוי מסדין של אטומי פחמן בסריג משושה. מבין האמור לעיל, זה הכי קרוב בצורה לגרפיט, אך בעוד שחומר זה עשוי מיריעות דו-ממדיות של פחמן המוחזק שכבה על גבי שכבה על ידי קשרים בין מולקולריים חלשים, גרפן הוא בעובי של גיליון אחד בלבד. אם היית מסוגל לקלף שכבה אחת גבוהה של אטום מפחמן מגרפיט, היה לך גרפן.
הקשרים הבין-מולקולריים החלשים בגרפיט גורמים לו להיראות רך ומתקלף, אך קשרי הפחמן עצמם חזקים. פירוש הדבר כי יריעה המורכבת אך ורק מאותם קשרי פחמן חזקה - פי 200 יותר מהפלדה החזקה ביותר, ובו בזמן גם גמישה ושקופה.
גרפן עבר תיאוריה במשך זמן רב, ובטעות הופק בכמויות קטנות כל עוד אנשים השתמשו בעפרונות גרפיט. בידודו וגילויו העיקרי, נתמך על עבודתם של אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב, בשנת 2014 באוניברסיטת מנצ'סטר. על פי הדיווחים שני המדענים ערכו ניסויים בערב שישי, שם הם יבדקו רעיונות מחוץ למלאכתם היומית. באחד מהפגישות הללו השתמשו החוקרים בסקוטק בכדי להסיר שכבות דקות של פחמן מגוש גרפיט. מחקר מחלוצי זה הוביל בסופו של דבר לייצור מסחרי של גרפן.
לאחר שזכו בפרס נובל לפיזיקה בשנת 2010, גים ונובוסלוב תרמו את מתקן הקלטת למוזיאון נובל.
כיצד להתחבר ל- wifi ללא סיסמה
בשביל מה ניתן להשתמש בגרפן?
דבר אחד חשוב לציין הוא שמדענים מפתחים כל מיני חומרים שמבוססים סביב גרפן. זה אומר שככל הנראה עדיף לחשוב על גרפים, באותה צורה שהיינו חושבים על פלסטיק. בעיקרו של דבר, הופעתו של גרפן יכולה להוביל לקטגוריה חדשה לגמרי של חומר, ולא רק חומר חדש אחד.
ראה קשורים מהי מערבולת? גילוי אחת משאלות הפיזיקה של מיליון הדולר 'גשם יהלום' שנמצא על אורנוס שוחזר על פני כדור הארץ - והוא יכול לעזור לפתור את משבר האנרגיה ההולך וגדל שלנו. המחשוב הקוונטי מתבגר
מבחינת יישומים, נעשה מחקר בתחומים רחבי היקף כמו ביו-רפואה ואלקטרוניקה להגנת הצומח ואריזות המזון. היכולת לשנות את תכונת פני השטח של גרפן, למשל, עשויה להפוך אותו לחומר יוצא מן הכלל למסירת תרופות, בעוד שמוליכות החומר וגמישותו יכולים לבשר על דור חדש של מעגלי מסך מגע או התקנים לבישים מתקפלים.
העובדה שגרפן מסוגל ליצור מחסום מושלם לנוזלים וגזים פירושה שהוא יכול לשמש גם עם חומרים אחרים לסינון כל מספר של תרכובות ואלמנטים - כולל הליום, שהוא גז קשה במיוחד לחסימה. זה יש מגוון של יישומים כשמדובר בתעשייה, אבל יכול גם להיות שימושי מאוד לצרכים סביבתיים סביב סינון מים.
המאפיינים הרב תכליתיים של גרפן פותחים את הדלתות לכמות עצומה של שימושים מרוכבים. אמנם מחשבה רבה הושקעה כיצד היא יכולה להגביר את הטכנולוגיות הקיימות, אך ההתקדמות המתמשכת בתחום תוביל בסופו של דבר לאזורים חדשים לגמרי שבעבר היו בלתי אפשריים. האם נוכל לראות מחלקה חדשה לגמרי של הנדסת חלל מתעוררת? מה לגבי שתלים אופטיים למציאות רבודה? ממראה זה, המאה ה -21 היא כשנגלה.
