Bár csak érintőlegesen kapcsolódik az Apple-hez, mégis fontos megemlékezni az anyagról, amely az egész tech iparágra nagy hatással lehet a jövőben. Nézzük, milyen felhasználási lehetőségekkel kecsegtet a küszöbön toporgó nanotechnika!

A szén bolygónk egyik legfontosabb eleme, nélküle például aligha lehetne élet a Földön – legalábbis a ma ismert formájában. Ehhez képest csak mellékes, de napjainkban igen fontos szál, hogy a technológia területén is kiválóan alkalmazható bizonyos formában. A szénnek több úgynevezett allotróp módosulata létezik (ugyanannak az elemnek eltérő kristály- vagy molekulaszerkezetű változata). Ezek közül a legismertebb a gyémánt és a grafit, de ezeken felül is akadnak még lehetőségek.

Számunkra ezek közül most a grafit lesz az érdekes, ami történetesen nemcsak ceruzabélnek jó, hanem a techiparban is kiválóan hasznosítható. Ehhez azonban valahogy el kell érni, hogy mindössze egy atomnyi vastag, hexagonális rácsban rendeződött réteget hozzunk létre belőle. A dolog nem annyira triviális, 2010-ben fizikai Nobel-díj járt érte Andre Geimnek és Konsztantyin Szergejevics Novoszjolovnak, a Manchesteri Egyetem két kutatójának.

És, hogy miért jó ez? Mert innentől kezdve egy nanotechnikai alapanyagról beszélhetünk, amely keményebb a gyémántnál, jobb elektromos vezető a réznél és rugalmasabb a guminál. Ezt hívjuk grafénnak. Ezek után nem csodálkoznánk, ha te is szeretnél grafénnal kísérletezgetni otthon. A jó hír, hogy egész könnyen előállítható, mégha kísérletezni nem is fogsz rajta. Csak egy grafitceruza kell hozzá meg egy kis cellux… (gyakorlatilag ugyanígy hozták létre a Nobel-díjas fizikusok is annak idején, csak speciálisabb celluxszal és grafittal)

A grafén számtalan szuperizgalmas dologra használható, ezekből válogattunk most össze párat.

A világ legvékonyabb villanykörtéje

Ezt az elnevezést nem én, hanem a Columbia Egyetem professzora, James Hone találta ki, amikor a laikusok nyelvére próbálta lefordítani találmányukat, amelyet a Seoul National University és a Korea Research Institute of Standards and Science kutatóival közösen fedeztek fel.

Rájöttek, ha az atomnyi vékonyságú grafénréteget két fém elektróda közé feszítik ki, amin keresztül áramot vezetnek, akkor a grafén azon felül persze, hogy felmelegszik, egyben fényt is bocsát ki. Méghozzá szabályozható hullámhosszút – magyarul több színben is képes erre. További kutatásokat követően az sem kizárható, hogy a jövő okostelefonjainak kijelzői minössze egyetlen atomnyi vastagságúak lesznek…

A szupravezető

A szupravezetés egy fizikai jelenség, amely jelenleg csak nagyon alacsony hőmérsékleten (általában -250 fok alatt) jelentkezik. A kritikus hőmérséklet elérése után az anyagnak hirtelen teljesen megszűnik az elektromos ellenállása. Ez a gyakorlatban annyit tesz, hogy például egy szupravezető-gyűrűben létrehozott elektromos áram mindaddig keringeni fog, amíg a kritikus hőmérséklet alatt tudják tartani a vezetőt. A szupravezetésre csak bizonyos anyagok képesek, és alapjáraton a grafén nem ilyen.

Viszont ott szunnyad benne az erő – csak hogy egy Star Wars-os példával éljek. Ha prazeodímium-cérium-réz-oxiddal (PCCO) ötvözik, a grafén is szupravezetőként viselkedhet. A kutatás egyik junior kutatója, Angelo Di Bernardo igen optimista volt a felfedezéssel kapcsolatban:

Egy nap valósággá válhat az álom, hogy a számítógéped vagy az iPhone-od energiaveszteség nélkül üzemeljen. Elég lenne csak egyszer feltöltened és onnantól kezdve életed végéig elfelejtheted a töltést.

Bár én az utóbbi időben elég szkeptikus vagyok az efféle nagy mondásokkal, mindenesetre jól hangzik a dolog, mégha így első hallásra erősen karcolgatja a termodinamika első főtételének határait.

A zenehallgatás új módja

Ez a felhasználási lehetőség a személyes kedvencem. Ahogy azt korábban nálunk is olvashattátok, alapvetően a hangszóróból úgy “jön ki a hang”, hogy egy membrán előre-hátra mozgásával meglöki a levegőt, ezáltal nyomáshullámokat generálva benne. A grafén segítségével egy merőben új, mozgó alkatrészek nélküli megoldással lenne elérhető ugyanez.

Az angiliai Exeter Egyetem kutatói egy olyan módszert írtak le, amelyben a grafén nagyon magas frekvenciával tudná megváltoztatni a levegő hőmérsékletét. Az így meginduló légmozgás pedig akár a hallható tartományon belül és kívül is érzékelhető nyomáshullámokat eredményezne, azaz hangot. Gondoljunk csak bele: a grafén segítségével a jövőben akár olyan atomnyi vékonyságú tévét lehetne készíteni, aminek a felülete egyben professzionális hangrendszer is lehetne. Nem hangzik rosszul.

Golyóálló fólia

Már egyetlen réteg grafén is olyan erős és ellenálló, hogy akkor sem szakadna át, ha egy ceruzára állított elefántot helyeznénk rá. Gondoljunk csak bele, ezek alapján mire lehet képes két grafén réteg…

A Georgia Tech egy olyan eljárást mutatott be, amivel két grafénréteget egymáson speciálisan elhelyezve még a gyémánthegynek is ellenáll. Ha a hadsereg is beszáll a buliba, hamarosan jöhetnek az olyan teljes testet fedő két atomnyi vastag – és emiatt ultrakönnyű – védőruházatok, amin még egy lövedék sem tud áthatolni.

Festék

A németországi Leibniz Institute of Polymer Research kutatói olyan eljárást fejlesztettek ki, amivel grafén-alapú, színváltásra képes festéket hozható létre. A színváltás attól függően menne végbe, hogy mennyire változott meg a grafénréteg szerkezete.

Ha ilyen festékkel vonnák be a hidakat és egyéb épületeket, rögtön láthatóvá válna, ha az építmény szerkezete valahol sérült, hiszen azokon a pontokon nemes egyszerűséggel más színű lenne a festék. Ráadásul a színváltozás mértéke elvileg elég jól skálázható is, így külön színkód tartozhatna a kár mértékéhez.

Egészségügyi tetoválás

A Chicagó-i Egyetemen kifejlesztett, egyelőre csak kezdetleges formában létező módszer szerint a grafén adott esetben a rák előrejelzésére is képes lehet. Egy rákos egér agyából vett mintát ráhelyeztek egy speciális grafénrétegre. Meglepő módon arra jutottak, hogy az anyag képes volt megkülönböztetni egymástól a glioblastoma multiformés (GBM) (ez a leggyakoribb agytumor) és az egészséges sejteket.

Pár állammal arrébb, az Austinban található Texasi Egyetemen kollágáik pedig egy olyan grafénalapú, átmeneti tetoválást fejlesztettek ki, amely képes jelezni viselőjének bizonyos életjeleit, például a testhőmérsékletet vagy a hidratáltsági állapotot.

Über akkumulátorok

Legutóbb még pont magam sipákoltam az új akkumulátortechnológiákat beharangozó cikkek ellen, erre tessék, ez már a második említés csak ezen a cikken belül. Sebaj, álmodozni azért lehet…

A kínai székhelyű Dongxu Optoelectronic elvileg már létrehozott egy olyan, grafén alapú akkumulátort, amely hatalmas, 4,800 mAh-ás kapacitásán felül mindössze negyed óra alatt töltődik fel 0-ról 100 százalékra. Ráadásul 3 500 ciklust is kibír, ami körülbelül hétszerese annak, amire a jelenleg használt Li-ion aksik képesek. Így legyen!

Forrás: iMagazin