Hversu þunnt er grafín?

Grafín hefur verið lofað sem sannkallað undraefni því það getur verið ákaflega sterkt og á sama tíma ótrúlega þunnt. En hversu þunnt er það eiginlega og hvers vegna er það svona sterkt?

BIRT: 20/09/2021

LESTÍMI:

2 mínútur
Share on facebook

Eðlisfræði

Lestími: 3 mínútur

 

Grafín er eitt atóm á þykkt. Það samanstendur af lagi af kolefnisatómum sem mynda tvívítt net með jafngildum efnatengjum í sexköntuðu formi.

 

Það myndi þurfa um þrjú milljón lög hvert ofan á annað til að búa til eins millimetra þykka grafínplötu.

 

Grafín var skapað árið 2004 þegar eðlisfræðingarnir Andre Gaim og Konstantin Novoselov notuðu límband til að ná upp örsmáum flögum úr grafíti – efninu sem er í broddi blýanta.

 

Þessu næst leystu þau upp límbandið í vökva og eftir varð að lokum lag sem var einungis eitt kolefnisatóm á þykkt.

 

Köttur gæti legið á grafíni

Efnatengingarnar milli kolefnisatómanna í grafíni eru afar stöðugar, sem gerir efnið að því sterkasta sem vísindamenn vita um – um 200 sinnum sterkara en stál.

 

Andre Gaim og Konsantin Novoselov hlutu árið 2010 Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði fyrir tilraunir sínar með grafín og Nóbelakademían lýsti styrki efnisins þannig:

 

„Eins fermetra stórt hengirúm, ekki þyngra en eitt veiðihár kattar, getur borið þungan af meðalþungum ketti án þess að brotna.“ Meðalþyngd katta er um 4 kg og veiðihár vegur einungis 0,77 mg.

 

1- Grafín samanstendur af kolefnisatómum sem tengjast saman í svonefndum samgildum tengjum því atómin deila rafeindum hvert með öðru. Það þarf gríðarlega orku til að rjúfa tengin og þess vegna er grafín t.d. sterkara en demantur, þrátt fyrir að það sé á sama tíma létt og hægt að beygja það án þess að það brotni.

 

2 – Hvert kolefnisatóm í grafíni er með rafeind á ytri braut sinni sem tekur ekki þátt í tengingum með öðrum atómum. Rafeindirnar geta farið frjálst um í efninu sem gerir grafínið að fyrirtaks rafmagnsleiðara – allt að 70% skilvirkari en kopar, sem er algengur í rafmagnsleiðslum.

 

3 – Grafín væri mögulega hægt að nýta í margs konar tækni. En vísindamenn horfa einkum til möguleikanna sem tengjast nýrri gerð sólarsella sem með skilvirkum hætti umbreyta sólarljósi í straum og eru á sama tíma afar þunnar og sveigjanlegar svo hægt sé að nýta þær í hvaðeina, allt frá gluggum yfir í síma.

 

 

Vísindamenn vinna nú að því að þróa grafín í fjölmörg tól og tæki. Í rafeindabúnaði varðar það t.d. sveigjanlega skjái og ofurþunnar og skilvirkar sólarsellur.

 

Aðrir vísindamenn telja að með grafíni megi sía sjó þannig að hann verði drykkjarhæfur, sem væri í sjálfu sér stórkostlegur áfangi.

 

 

Birt 20.09.2021

 

 

 

MIKKEL MEISTER

 

 

BIRT: 20/09/2021

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is