Zastosowanie grafenu w elektronice

Ostatnie odkrycia naukowców w dziedzinie pozyskiwania i produkcji grafenu wydają się być kamieniem milowym, który może zmienić oblicze elektroniki. Wszystko to za sprawą niesamowitych właściwości jakie przejawia ten materiał.

Historia grafenu

Grafen jest płaską strukturą złożoną z atomów węgla. W tym materiale są one połączone w sześciokąty, przez co przypomina on swoją budową plaster miodu. Ze względu na jednoatomową grubość, można uznać go za strukturę dwuwymiarową.

Pierwsze teoretyczne opisy grafenu powstały już w roku 1947. W następnych latach udowodnione, że grafen, jako struktura dwuwymiarowa, nie może istnieć w przyrodzie. Jednak na początku lat 80. XX wieku szczegółowo opisano możliwości sztucznego wytworzenia tego niezwykłego materiału. Prawdziwy przełom nastąpił w roku 2004 roku, kiedy to dwie grupy naukowców, z uniwersytetów w Georgii i z Manchesteru udowodniły, że otrzymany sztucznie grafem posiadałby dokładnie takie same właściwości jak zostało to przewidziane teoretycznie. Po tej rewolucyjnej publikacji, prace na pozyskiwanie grafenu nabrały tempa.

grafen

Właściwości grafenu i jego zastosowanie

Grafen jest materiałem, którego właściwości stwarzają dużą nadzieję na gwałtowny rozwój elektroniki. Dzięki niewielkiej rezystywności, doskonałej przewodności cieplnej i szybkiemu przepływowi elektronów, wynoszącemu 1/300 prędkości światła, grafen jest doskonałym materiałem na półprzewodniki. Sprawia to, że oparte na krzemie procesory, używane do tej pory, mogą zostać wkrótce wyparte, przez ich grafenowe odpowiedniki, które będą dokonywały obliczeń znacznie szybciej.

Oprócz tego naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) wykazali, że możliwe jest zbudowanie grafenowego mnożnika częstotliwości, które będzie w stanie odebrać przychodzący sygnał elektryczny i wyprodukować sygnał wychodzący o częstotliwości będącej jej wielokrotnością. Przykładowo, tranzystory o wielkości 240 nm są w stanie osągnąć aż 100 GHz.

Poza bezpośrednim zastosowaniem w elektronice, grafen może być także używany do produkcji elastycznych i przejrzystych wyświetlaczy dotykowych oraz produkcji super wydajnych baterii słonecznych.

Wiele nadziei pokłada się także w możliwości jakie grafen może dać podczas produkcji nowych baterii, akumulatorów i kondensatorów. Wykorzystanie tego materiału w tych urządzeniach sprawi, że będą one w stanie być ładowane w znacznie krótszym czasie, a także energia w nich zmagazynowana, będzie znacznie większa niż w tradycyjnych urządzeniach.

Jednak ze względu na wysoki koszt otrzymania grafenu, rewolucja raczej nie nastąpi w najbliższych latach. Warto jednak zwrócić uwagę na fakt, że koszty stopniowo ulegają zmiejszeniu, głównie za sprawą odkrycia nowych metod wytwarzania tego materiału, dlatego też można stwierdzić, że w przyszłości z całą pewnością zostanie on wykorzystany na dużą skalę, stając się materiałem tak powszechnym, jak obecnie krzem. Z tego względu warto śledzić badania nad produkcją grafenu oraz prace koncepcyjne przewidujące jego przyszłe zastosowania.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *