Materialul minune

Este mai dur decât diamantul, dar se întinde precum cauciucul. Este, practic, invizibil, dar conduce electricitatea şi căldura mai bine decât orice fir de cupru. În plus, are o greutate aproape de zero. Este vorba despre grafen, un material uimitor, descoperit recent, care ar putea revoluţiona fiecare aspect al vieţii noastre, scrie Daily Mail.

Unii cercetători susţin că ar fi cea mai importantă substanţă descoperită de la plasticul sintetic încoace. Dacă este, într-adevăr, pe atât de bun pe cât se spune, din grafen s-ar putea face telefoane mobile pe care să le "despachetezi" şi să le pui în spatele urechii sau televizoare cu ecrane subţiri cât o foaie de hârtie. Ar putea revoluţiona medicina, la fel cum ar putea înlocui siliconul ca material pentru cipurile de calculator.

"Materialul miracol" a fost descoperit, în urmă cu şapte ani, de cercetătorii de la Universitatea din Manchester (Marea Britanie), fapt care le-a adus, anul trecut, premiul Nobel pentru Fizică. În plus, Ministrul economiei şi finanţelor George Osborne a promis o finanţare de 58,5 milioane de euro cui va produce tehnologii bazate pe această substanţă.

În termeni economici, unul dintre cele mai interesante aspecte referitor la grafen îl reprezintă costul. În mod normal, când oamenii de ştiinţă creează un "super-material", preţul este exorbitant. Dar grafenul este obţinut din procesarea chimică a grafitului, materialul folosit pentru mina creioanelor. Odată la câteva luni, cercetătorii găsesc o nouă metodă de procesare chimică a grafitului, mai ieftină ca precedenta. Unii cercetători au stabilit că producerea grafenului ar putea costa doar 10,4euro pe kilogram.

De ce este grafenul "substanţa minune"

Daily Mail scrie că, pentru un material care promite atât de mult, grafenul are o structură chimică incredibil de simplă. O "folie" de grafen reprezintă un singur strat de atomi de carbon, legaţi între ei în forma unui fagure.

Asta îl face cel mai subţire material produs vreodată. Ar trebui puse trei milioane de "folii" de grafen una peste alta, pentru a obţine un strat cu grosimea de un milimetru. Este, de asemenea, cea mai puternică substanţă cunoscută: este de 200 de ori mai dură decât oţelul şi de câteva ori mai dură decât diamantul.

O "folie" de grafen subţire cât una de plastic ar putea susţine greutatea unui elefant. În plus, pentru a sparge grafenul, un elefant ar trebui să se balanseze în vârful unui creion care să străpungă materialul.

În ciuda tăriei sale, grafenul este extrem de flexibil şi poate fi întins la 120% din suprafaţă, fără a-l deteriora.

Este, de asemenea, un foarte bun conductor de electricitate, mult peste cuprul folosit în mod obişnuit, şi este cel mai bun conductor de căldură cunoscut.

Dar probabil cea mai remarcabilă caracteristică a grafenului este originea sa: provine din grafit, un mineral care se găseşte din belşug pe planetă, în special în mine din Chile, India şi Canada.

Mina unui creion este făcută din milioane de straturi de grafen. Acestea au, însă, legături foarte slabe între ele, motiv pentru care alunecă unul de pe celălalt, în momentul în care creionul este mişcat pe hârtie.

Ce utilizări ar putea avea grafenul

Andrew Geim şi Konstantin Novoselov

Grafenul a fost izolat pentru prima dată în 2004, de profesorii Konstantin Novoselov şi Andrew Gelm, de la Universitatea Manchester. Cei doi au folosit o bandă adezivă pentru a desprinde bucăţi mici de grafit, pe care le-au ataşat unei plăci de silicon. Cu ajutorul unui microscop, cei doi au descoperit straturile din care este compus grafitul.

Novoselov (37 de ani) crede că grafenul ar putea schimba totul în domeniul electronicelor şi al calculatoarelor. "Nu cred că grafenului i s-a făcut publicitate excesivă. A atras atenţia pentru că are o structură foarte simplă, fiind alcătuit din cea mai subţire materie, şi, cu toate astea, are atât de multe proprietăţi unice. Are sute de proprietăţi care îl fac superior celorlalte substanţe. Este destul de transparent, nu există multe materiale transparente care să conducă electricitatea", spune Novoselov.

Descoperirea lui a declanşat un boom în ştiinţă. Anul trecut, s-au publicat peste 3.000 de lucrări de cercetare şi s-au depus peste 400 de patente. Industria electronicelor este convinsă că grafenul va duce la apariţia de gadgeturi care să facă iPhone-ul sau Kindle-ul să pară "jucării din epoca trenurilor cu aburi".

Ecranele moderne, tactile, sunt făcute din oxid de staniu şi indiu, o substanţă transparentă şi care conduce electricitatea, dar care este scumpă şi casantă. Înlocuirea acestei substanţe cu grafen ar putea da naştere ecranelor flexibile şi foarte subţiri. De altfel, cercetătorii sud-coreeni au creat deja un ecran tactil flexibil de 63,5 centimetri, folosind grafen.

Imaginaţi-vă că aţi putea citi un ziar pe o foaie de hârtie electrică. Dacă apeşi pe unul dintre colţuri, te-ai putea muta imediat pe următoarea pagină sau ai putea să dai "refresh" paginii. În plus, după ce termini de citit, poţi împături foaia, pentru a o lua din nou a doua zi.

Unii cercetători încearcă să găsească metode de a integra grafenul în medicină. Alţii sugerează că ar putea fi o alternativă pentru fibra de carbon, care intră în componenţa bărcilor sau a bicicletelor. De asemenea, includerea grafenului în cauciucuri le-ar putea face mai rezistente.

Unii spun chiar că ar putea înlocui siliconul din cipurile de calculator. În viitor, o carte de credit din grafen ar putea stoca la fel de multă informaţie precum calculatoarele de azi. "Oamenii ar fi tentaţi să compare grafenul cu plasticul. Dar grafenul este mai versatil decât tot plasticul din lume. Tocmai de-asta lucrează atât de mulţi cercetători la el", susţine Novoselov.

Cum ar putea fi exploatat grafenul

Dr. Sue Mossman, custode al Muzeului de Ştiinţe din Londra, spune că grafenul seamănă cu bachelitul, primul plastic inventat de om, în 1907. Un excelent izolator electric, dar şi o substanţă rezistentă la căldură şi chimicale, bachelitul este folosit pentru prize, radiouri, camere foto şi televizoare. "A fost cel mai bun material la vremea lui. Este grafenul cel mai bun material al viitorului? Din punct de vedere istoric, noi (n.r. britanicii) suntem buni la invenţii, dar nu am ştiut să le valorificăm", spune Mossman.

Pentru ca grafenul să nu aibă aceeaşi soartă ca alte invenţii britanice, cum ar fi polietilena sau fibra de carbon (care nu au fost exploatate comercial în Marea Britanie), e nevoie de investiţii masive în cercetare şi dezvoltare, scrie Daily Mail.

Tocmai de aceea, iniţiativa guvernului britanic de a sprijini dezvoltarea grafenului în Marea Britanie a fost întâmpinată cu aplauze din partea Partidului Conservator. Asta deşi, comparativ cu investiţiile din America sau Asia, cele 58,5 milioane de euro promise de Osborne sunt neglijabile. Coreea de Sud investeşte 228,3 milioane de euro în această tehnologie. Totuşi, Comisia Europeană spune că va investi un miliard de euro în grafen, în următorii zece ani.

În ciuda entuziasmului general, mulţi cercetători se îndoiesc că grafenul este pe atât de bun pe cât se spune. Daily Mail spune că nu ar fi primul "material minune" care ar dezamăgi. Acelaşi lucru s-a întâmplat şi în cazul fulerenelor, un alt compus al carbonului, căruia nu i s-au găsit însă aplicaţii practice.

De fapt, deja sunt câteva probleme legate de grafen. Este un conductor atât de bun de electricitate, încât nu ar putea fi folosit pentru tranzistoare (care controlează cantitatea de curent electric trecută printr-un circuit). În plus, reprezentanţii IBM au declarat că este "greu de imaginat" că grafenul ar putea înlocui siliconul din cipurile de calculator.

Iar scepticii spun că majoritatea materialelor noi, cum ar fi fibra de carbon, au nevoie de 20 de ani între momentul când sunt inventate şi cel când pot fi utilizate la scară largă. Daily Mail scrie că "am putea crede că, datorită entuziasmului general, revoluţia grafenului a început deja", dar că "viitorul e nesigur".