В 2010 году произошло довольно необычное событие для российской науки: после очень большого перерыва российские ученые Гейм и Новоселов получили Нобелевскую премию. Они давно уже работают в Англии, однако родились в России и учились в МФТИ. Они получили Нобелевскую премию за открытие новой формы углерода, которую назвали графеном. Это действительно совершенно удивительное двумерное вещество, которое сразу получило звание самого тонкого вещества в мире. Это пленка, которая имеет толщину в один атом, а все атомы в ней — это атомы углерода. Мы знали о существовании алмаза, графита, аморфного углерода и так далее, но такой формы еще не было.
1. Как получили новую форму углерода
Это вещество было получено совершенно удивительным путем. Исследователи брали обычный графит, как тот, что можно вытащить из карандаша, приклеивали к нему скотч и отдирали его. На скотче оставались частички графита, и в том числе ожидалось, что там будут частички новых форм графита, которые они исследовали под микроскопом. И действительно, среди большого количества обычных графитовых частиц они нашли частицы новой формы углерода. Получается, что этот удивительный эксперимент был сделан буквально на коленке. Уже потом, когда графен стали изучать более детально, выяснилось, что он обладает уникальными свойствами, что неудивительно, так как вещество толщиной в один атом не может быть обычным.
Ранее о таких веществах ничего не было известно. Ученые говорят о том, что с использованием графена будет произведен переворот во всей электронике, и эта новая форма углерода заменит кремний во всех электронных приборах, в миллиардах микросхем, и, если это произойдет, это будет грандиозное практическое применение грандиозного открытия.
2. Уникальные свойства графена
Технический прорыв на основе графена возможен, потому что это самое тонкое вещество в мире может одновременно обладать сразу несколькими очень важными и уникальными электронными, электрическими свойствами. Во-первых, это вещество может быть прекрасным проводником, так как оно состоит из цепей шестиугольников углерода, по которым очень легко передается электрический ток. Во-вторых, при некотором видоизменении графен может быть эффективным изолятором. Можно сделать микросхему, которая состоит из проводников, полупроводников и изоляторов. Каждая из этих характеристик вещества может быть достигнута на основе графена.
3. Применение новой формы углерода
Существует возможность практически из одного вещества — самого обычного углерода, который есть на Земле в огромном количестве, — получать все электронные устройства на основе микросхем. В этом и состоит его уникальность. Например, из кремния можно сделать только полупроводниковую часть электронных устройств. Из графена же можно сделать все.
Первоначальный способ его получения очень прост, здесь проявилось хитроумие российских ученых, которые обычно сталкиваются с трудностями в работе без современных приборов и устройств, а также с финансированием, поэтому они вынуждены придумывать какие-то простые способы достижения результатов. Гейму и Новоселову это сделать удалось.
Важно отметить, что обычно Нобелевские премии по естественным наукам даются за открытия, сделанные достаточно давно. Должно пройти время, чтобы открытие осознали, применили его на практике, чтобы выяснилось, что результаты исследований пользуются большим вниманием со стороны других исследователей и так далее. В этом случае премия была дана через несколько лет после непосредственного открытия, которое было признано очень необычным.
4. Перспективы использования графена
Сейчас графена получают очень много. Обычно после подобных открытий очень быстро находятся способы получения больших количеств данного вещества. В настоящее время довольно трудно предсказать, где именно будет использоваться эта новая форма углерода. Когда ученые занимаются фундаментальной наукой, они в последнюю очередь думают о применении полученных данных. Они открывают новые законы природы, вещества или явления с расчетом на то, что потом кто-то придумает, как это можно будет использовать. Но, поскольку про графен известно довольно много, какие-то предсказания сделать можно. Например, вполне возможно, что скоро из этой формы углерода можно будет изготавливать любые виды ткани и одежды.
5. Использование графена вместо пластика и пластмассы
Графен может заменить большое количество полимеров, которые используются в производстве упаковки для пищевых продуктов, для транспортировки тяжелых объектов, а также для производства любых пластмассовых изделий. Графен очень удобно использовать в этой области, потому что одна из больших проблем, связанная с использованием пластмассы и пластика, — это утилизация. Его нельзя сжигать, потому что получаются опасные вещества, которые не гниют и остаются в земле чуть ли не навечно. Что с этим делать, пока не очень понятно, и тратятся огромные деньги на решение этой проблемы. Если от обычных полимеров перейти к полимерам из графена, то данная проблема исчезнет, так как чистый углерод является просто деликатесом для гнилостных микроорганизмов.
Источник: Постнаука
