Grafeen wordt het materiaal van de 21ste eeuw. Meer dan 3.000 onderzoeksprojecten zijn er momenteel aan gewijd, ongeveer 200 bedrijven zijn met grafeen bezig. De enkele laag koolstofatomen – grafeen is in feite niet meer dan dat – heeft dan ook indrukwekkende eigenschappen: ze is supersterk, supergeleidend en superdun. “Je zal je iPhone gewoon kunnen oprollen en zoals een potlood achter je oor steken”.
Dat zei professor James Tour van de Rice University ter gelegenheid van de ‘European Future Technologies Conference and Exhibition’ in Boedapest begin mei. De Europese Commissie zal volgens de BBC de komende 10 jaar ongeveer 1 miljard euro spenderen aan onderzoek over grafeen. De mogelijke toepassingen zijn dan ook indrukwekkend.
Grafeen kan in de toekomst wellicht silicium vervangen in chips en computers gigantische veel sneller en kleiner maken dan ze al zijn. De chip op een kredietkaart zou groot genoeg zijn voor evenveel rekenkracht en toepassingen als een smartphone. Grafeen (afbeelding) kan voorgesteld worden als een vlakke bijenraat of kippengaas met de dikte van één atoom. Grafiet, het hart van een potlood, kan voorgesteld worden als een opeenstapeling van lagen grafeen.
Deeltjes van grafeen, 200 keer sterker dan staal, kunnen gebruikt worden om autobanden bijna onverslijtbaar te maken of in textiel. “Je moet al een olifant op een potlood zetten om door een laagje grafeen met een dikte van huishoudfolie te duwen”, aldus professor James Hone van de Columbia University. Een enkel laagje van grafeen van pakweg 1 vierkante meter – er gaan 3 miljoen lagen in 1 millimeter dikte – kan een kat dragen. Deze hangmat zou amper zoveel wegen als een snorhaar (0,77 gram) en bijna onzichtbaar zijn.
Heilige graal
Toch waarschuwen wetenschappers voor al te groot enthousiasme. Voor de meest veelbelovende toepassing – het gebruik van grafeen in plaats van silicium in de elektronica – is het materiaal te goed. Omdat het supergeleidend is – het geleidt 100 beter dan silicium- kan het bij manier van spreken niet afgezet worden. En dat is in geïntegreerde schakelingen een probleem. Daarom worden momenteel in chips halfgeleiders gebruikt.
Volgens Phaedon Avouris van IMB zal het “eerder moeilijk zijn om grafeen als vervanger voor silicium te zien”. “De vervanging van silicium door grafeen is nog een droom”, aldus Andre Geim, een van de “uitvinders” van grafeen. “Het vooruitzicht ligt zo ver voorbij de horizon dat we er geen duidelijk beeld van hebben”.
Samsung, een van de grootste investeerders in grafeen-onderzoek, is er wel al in geslaagd een flexibel touchscreen van 25 inch te ontwikkelen door gebruik te maken van grafeen. De eerstkomende vijf jaar zouden er volgens Andre Geim een tiental dergelijke nieuwigheden op basis van het nieuwe materiaal op de markt geraken. “Het kan volledig nieuwe toepassingen in transparante elektronica, in flexibele elektronica en in supersnelle elektronica mogelijk maken” aldus technologieprofessor Jari Kinaret van de Chalmers University in Zweden.
Roswell-allures?
Het lijkt erop dat de stof gewoon teveel mogelijkheden heeft voor de huidige stand van de wetenschap. De structuur van grafeen werd in 1947 voor het eerst in theorie op papier gezet door Philip Russel Wallace, maar men dacht dat het in de echte wereld onmogelijk te maken was. Er is zelfs over gespeculeerd dat grafeen een resultaat is van de veronderstelde ufocrash nabij Roswell datzelfde jaar.
In 2004 slaagden wetenschappers er onder leiding van Andre Geim en Konstantin Novoselov in dankzij baanbrekende experimenten aan te tonen dat enkelvoudige lagen grafeen geïsoleerd kunnen worden. Ze kregen hiervoor in 2010 de Nobelprijs voor fysica.
source: zita.be