Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Наука


Не так давно компания Samsung объявила о том, что ее ученые открыли недорогой способ массового производства графена. Но что такое графен, где он пригодится и почему его принято называть "материалом будущего"?
 

 
Открыватели графена Андрей Гейм и Константин Новоселов
Графен — это двумерная аллотропная форма углерода, в которой объединенные в гексагональную кристаллическую решетку атомы образуют слой толщиной в один атом.

Графен был открыт в 2004 году двумя выходцами из России — Андреем Геймом и Константином Новоселовым — которые, как это часто бывает, не смогли реализовать свой научный потенциал в родной стране и уехали работать в Нидерланды и Великобританию соответственно.

За открытие графена Гейм и Новоселов в 2010 году получили Нобелевскую премию по физике.
 

Чем он интересен?

Необычные свойства графена сулят этому материалу блестящее будущее. Вот лишь некоторые из них, которые на наш взгляд, представляют максимальный интерес.
 
 
1. Графен обладает очень высокой прочностью. Лист графена площадью в один квадратный метр (и толщиной, напомним, всего лишь в один атом!) способен удерживать предмет массой 4 килограмма. Вследствие двумерной структуры, графен является очень гибким материалом, что в будущем позволит использовать его, например, для плетения нитей (при этом тоненькая графеновая "веревка" по прочности будет аналогична толстому и тяжелому стальному канату). Кроме того, в определенных условиях графен способен сам "залечивать" "дырки" в своей кристаллической структуре.

 
2. Графен — это материал с очень высокой проводимостью электричества и тепла, что делает его идеальным для применения в различных электронных устройствах, особенно если впомнить о его гибкости и полной оптической прозрачности. Уже были изготовлены экспериментальные солнечные батареи, в которых графен используется в качестве замены сравнительно дорогого селенида индия. При этом "графеновые" солнечные батареи демонстрируют более высокую эффективность.

 
3. Еще одно возможное применение графена — создание гибкой электроники и, в частности, гибких дисплеев. Сейчас в экранах (как жидкокристаллических, так и OLED) в качестве прозрачного проводника используется оксид индия-олова, который относительно дорог и при этом хрупок. В этом смысле высокая прочность и гибкость графена делают его идеальным кандидатом на замену. Широкое распространение графена наверняка даст хороший стимул развитию носимой электроники, поскольку позволит встраивать чипы в одежду, бумагу и другие повседневные вещи.

 
4. Графен также рассматривается в качестве перспективного материала для создания полевых транзисторов, что открывает широкие возможности по миниатюризации электроники. Например, в последнее время принято говорить о том, что знаменитый "закон Мура" скоро себя исчерпает, поскольку классический кремниевый транзистор нельзя уменьшать бесконечно. В то же время транзисторы, в которых используется графен, можно сделать очень небольшими без потери полезных свойств. Компания IBM уже объявила о создании интегральных схем на основе графеновых транзисторов, которые к тому же способны бесперебойно работать при температурах до 128 градусов Цельсия.

 
5. Графеновая пленка оказалась отличным фильтром для воды, поскольку она пропускает молекулы воды и при этом задерживает все остальные. Возможно, в будущем это поможет снизить стоимость опреснения морской воды. Несколько месяцев назад компания Lockheed Martin представила графеновый фильтр для воды под названием Perforene, которые, по утверждению производителя, на 99% снижает энергетические затраты на опреснение.

Не можем не отметить, что благотворительный Фонд Билла и Мелинды Гейтс в прошлом году выделил грант в размере 100 тысяч долларов на "разработку новых композитных эластичных материалов для презервативов, включающих наноматериалы типа графена".
 

У каждой эпохи есть свое ключевое открытие, которое задает темпы и направление прогресса на много лет вперед. Например, металлургия стала основой промышленной революции, а изобретение полупроводникового транзистора в XX веке сделало возможным появление современного мира в том виде, каким мы его знаем. 

Станет ли графен таким чудо-материалом XXI века, который позволит создавать устройства, о которых мы сейчас и не догадываемся? Вполне может быть. Пока же нам остается только с интересом следить за исследованиями в этой области. 
Нужные услуги в нужный момент
{banner_1133}