# чтиво | Волшебство графеновой революции

    Представьте самому себе материал в миллион раз тоньше бумаги. Неописуемо крепкий, сложенный из «пчелиных сот», неприметных безоружному взору. Упругий, эластичный, размеренный при комнатной температуре. Владеющий высочайшей тепло- и электропроводностью. Предположили? Перед вами графен — более пригодный кандидат на участие революционера в почти всех отраслях больших технологий.

    Новак Джокович, фаворит Australion Open и оптимальный теннисист мира, приходит на корт с оружейным чехлом (на котором стоит ли пометка «G»), пристегнутым к запястью спортсмена. Из него серб достает ракетку, отчасти созданную из графена, первого чудо-материала 21 века.

    Head, австралийский производитель спортивного обмундирования, с радостью признает собственную рекламу, однако и не признается, сколько стоит ли ракетка из графена. Зато предприятия вроде Самсунг либо IBM   и не упускают собственный шанс и с радостью раздувают шумиху.

    Содержание

    • 1 Что этакое графен?
    • 2 Графеновые горизонты
    • 3 Способы получения графена:
    • 4 5. Карбид кремния

    Что этакое графен?

    Это же слой углерода в один атом, неопределенно длительно простирающийся в двух измерениях. Он владеет необычными качествами, включая хорошую электро- и теплопроводимость, механическую крепкость и оптическую чистоту, превосходя хоть какой альтернативный материал.

    Научные исследования графена, как только и технология виртуального головного мозга, получат от Евросоюза валютную поддержку в размере 1 млрд европейского. Этакий выбор обоснован тем самым, что в наиблежайшие десять лет изучение материала, который десять годов назад знаменит и не был, будет максимально полезным.

    «Многие гениальные характеристики графена оправдывают его прозвище «чудесного материала», — докладывает «путеводитель по графену» — эдакая брошюра, размещенная в журнальчике Nature, в написание которой учавствовали Андрей Гейм и Костя Новоселов, в первый раз получившие изолированный графен в 2004 году в Манчестерском институте.

    Графеновые горизонты

    Перечень возможных применений графена поистине громаден. В электронике он ранжируется от ультра-быстрых транзисторов перед началом раскладных компьютерных мониторов и светоизлучающих диодов. Он обещает наиболее действенные лазеры и фотодетекторы, он может трансформировать электромагнитные хранилища и продукцию от батарей перед началом солнечных батарей. Композитные материалы, содержащие графен умеют усилить крылья авиалайнеров, а уж в биомедицине оптимизировать доставку фармацевтических средств и тканевую инженерию.

    Доктор Гейм полагает неосуществимым выделение одной более увлекательной и многообещающей области внедрения:

    «Поле так так велико, что сосредоточение в одном из направлений приведет к ослаблению развития в целом», — разговаривает он. — «Примеров миллион. Десять тыщ диагностических документов об графене существовало размещено в минувшем году».

    Невзирая на отсутствие беспристрастной оценки нужных расходов на изучение графена, Гейм полагает, что на сегодня нужно растрачивать подле 1 млрд в год.

    Правительства всего индустриального мира растрачивают свои финансовые средства, дабы принять роль в графеновой революции. Англия подчеркнула наиболее 60 миллионов фунтов, дабы остаться на передовой как только страна, откуда все и началось. С течением времени желающих поучаствовать в данном деле (в особенности корпораций) предстало становиться больше.

    В этом месяце Манчестерский вуз распахнул замыслы по выделению 61 миллиона фунтов стерлингов на производство Государственного колледжа графена, который будет закончен в 2015 году. Его миссию — предстать «основным мировым центром по изучению графена». Кэмбридж на минувшей недельке объявил об разработке Кэмбриджского графенового центра и подчеркнул 30 миллионов на научные исследования. Евросоюз растрачивает миллионы европейского на аналогичные научные исследования — и самая основная програмка на 1 млрд лишь убыстрит процесс. Сам Гейм считает, что это же лишь семечки, из которых взойдет нечто.

    И как только это же частенько происходит, когда возникает жаркая новенькая разработка, концерны по всей Европе начинают переживать, и не отстают ли они от южноамериканских и азиатских соперников.

    Опаски основаны на анализе патентов, к примеру. Крайние заданные рассказывают, что к финалу 2012 года в Китае возникло 2204 патентных заявки, связанных с графеном, в США — 1754, в Южной Корее — 1160, а уж в Англии — лишь 54.

    Однако объемы патентов ерунда, по сопоставлению с остальным. Европе на эдак враждебна в патентовании, однако зато присутствует посередине исследовательских работ графена в эти деньки.

    «Графеновая гонка далека от завершения», — разговаривает Квентин Таннок (Quentin Tannock), глава CambridgeIP. — «У Англии огромнейший потенциал, который обеспечит безоблачное будущее в общей картине».

    Не следует забывать, что Гейм и Новоселов получили Нобелевскую премию в 2010 году. И конечно, ученые завлекают большие компании для совместной работы в данной области.

    «Мы желаем привлечь пять-шесть корпораций — и не все больше десяти — кои будут тесновато сотрудничать с нами», — помечает Новоселов. — «Мы изучим технологии, кои они задействуют в собственной продукции, а уж они заметят, на что способна наука».

    И хотя Самсунг развернула машистую маркетинговую кампанию в 2010 году и расписала в красках об фолиант, как только поменяется наша жизнь с возникновением графена, ныне корпорация молчит. Обозреватели веруют в возникновение гибких мониторов на базе графена.

    IBM наиболее предусмотрительная в этом замысле. Супратик Гуха (Supratik Guha), глава IBM по физическим научным исследованиям, разговаривает, что корпорация ишачит над высокочастотными графеновыми транзисторами, новейшей технологией для укладывания графеновых листов в электронике, также терагерцевыми приборами.

    Терагерцевая область электрического диапазона, лежащая меж инфракрасными и микроволновыми частотами, имеет заглавные перспективы в зондировании, рентгенографии и коммуникации на маленьких дистанциях. Терагерцевые волны проходят через пластик и живы ткани, однако ученые и не умеют них держать под контролем сейчас.

    «Мы можем попытаться графен для модуляции и контроля терагерцевого излучения», — разговаривает Гуха.

    Предприятия вроде Самсунг и IBM владеют привилегией, так как уже ишачят в области углеродных нанотрубок — по сущности, этот же графен, свернутый в цилиндры на молекулярном уровне — потому уже исследовали некие характеристики графеновых листов.

    Несколько маленьких корпораций по всему миру проделывают и продают графен. К примеру, Graphene Industries, ответвление Манчестерского вуза.

    «Мы продаем монокристаллический графен академиям, IBM и наикрупнейшим полупроводниковым предприятиям мира», — сказал Питер Блейк (Peter Blake), исполнительный директор предприятия.

    Graphene Indistries добывает графен механическим методом, напоминающим «скотчевый метода», сначало расходуемый Геймом и Новоселовым. Сырье графита, форма углерода, добываемая в пары странах, состоит из триллионов графеновых листов, стоящих отвесно. Используя правильное оборудование, оказывается неописуемо ординарно отделять один лист от иного.

    Отчет Lux Research предвещает, что базар графена возрастет с 9 миллионов баксов в минувшем году перед началом 126 миллионов уже в 2020 году. А также аналитики предотвращают о опасности перепроизводства, так как родилось уже довольно не мало бурлящих стартапов, «производящих графен и его прекурсоры».

    Мал-помалу начинают возникать товары, содержащие графен, вроде ракеток Head. Ральф Швенгер, профессионал по ракеткам, разговаривает, что добавление графена перераспределяет вес, крепит и увеличивает управляемость ракетки. Причем управляющий австрийского отделения Head признает, что шумиха вокруг графена очень раздута.

    Недавно мы писали об фолиант, что Vorbeck разрабатывает литий-ионные аккумы с графеновыми электродами — вот гораздо применение графена. Они даже обещают предпринять гибкую батарею, которую можно вписать в лямку ранца, дабы подзаряжать телефон во время прогулки.

    Гибкие мониторы для пользовательских механизмов покажутся в течение трех лет, однако никто и не обещает, что сверхбыстрые микропроцессоры и чипы памяти предстанут на сборочный поток в течение хотя бы десяти лет. Для почти всех применений графен востребует изрядных физических либо хим конфигураций. Пока что рано твердить об продаже тамошних либо других патентов за гигантские финансовые средства, однако все спереди, так как это же ноу-хау будет одним из главных движков прогресса в 21 веке.

    Что касается инвестиций, инвесторам стоит ли осознавать, что невзирая на активное развитие отрасли, графен пока что воображает собой малоприменимый материал в коммерческих целях. В среднесрочной перспективе окупиться может разве что крупномасштабное создание качественного графена и применение графена в композитных материалах. В длительной перспективы всеохватывающие внедрения графена массивно сыграют в сферах здравоохранения и ежедневной жизни.

    Первооткрываетели графена предотвращают, дабы мы и не разочаровывались.

    «Слишком не мало шумихи, и я думаю, надо малость поумерить ожидания, кои все увеличиваются и растут», — разговаривает Гейм.

    Все же, Андрей Гейм уверен полностью, что в итоге графен, невзирая на то, что ныне из него разве что ракетки и чернила проделывают, осуществит революцию в сферах электроники, энергетики, аэрокосмической и биотехнологической сферах.

    «Как царило, новенькому материалу надо лет сорок, дабы перекочевать из диагностических университетов в магазины, эдак что графен еще пока лишь ребенок», — разговаривает он.

    Однако что можно сообщить об материале, ежели даже будучи подростком он является самым высокопрочным, самым проводящим, самым гибким и самым обсуждаемым во всем мире?

    Способы получения графена:

    1. Механическое отслаивание

    Липучий скотч наклеивается на блок графита (из коего изготавливаются грифели для карандашей), прижимается, впоследствии отделяется. После чего скотч склеивается с иным скотчем и делится, дабы сократить слой графита, находящийся на склейкой подложке. Напоследок скотч с стройным слоем графита прижимается к максимально гладкой поверхности (к примеру, кремнию) и убирается, оставляя на кремние слой графита в атомарных масштабах — незапятнанный графен. Объем эталона в этаком случае составляет наименее 1 миллиметров, а уж употребляется он привычно в изучениях графена.

    2. Хим отслаивание

    Графит подвергается действию растворителей, кои при взаимодействии ультразвука расщепляют листы графита на однослойные хлопья и пластины. Чем все больше дробить графит, тем самым все больше будет материала. Впоследствии однослойные куски графена можно сплотить при помощи центрифуги. Этот графен уже можно применять в одежке, красках, чернилах, композитных материалах, прозрачных проводящих материалах и медицине.

    3. Хим отслаивание с применением оксида графена

    Этот способ похож на второй, лишь вначале графит подвергается окислению. Пластины оксида графита подвергаются хим реакции и выходит оксид графена. Дальше врубается центрифуга. Впоследствии итог средством тепловой либо хим обработки ворачивается к состоянию графена. Приобретенные эталоны умеют быть нескончаемы в собственных объемах, однако превышают те самый, что получены в итоге элементарного хим отслаивания.

    4. Хим осаждение из паровой фазы

    Сырье (привычно, уголь) греется в печи под низкорослым давлением перед началом 1000 градусов Цельсия. Это же закаливает уголь. Через печь пропускаются метан и водород. Атомы углерода из метана оседают на угле и кристаллизуются в графеновый лист. Размеры образцов составляют в границах 1 миллиметров, однако них можно применять в фото-, наноэлектронике, полупроводниках и медицине.

    5. Карбид кремния


    Маленький кусок карбида кремния (10 на 10 миллиметров) размещается в коробке с маленький дырочкой. Коробочка наполняется аргоном либо останется с вакуумом и греется перед началом 1500 градусов Цельсия. Молекулы кремния как будто «воспаряют» с поверхности, оставляя графеновый лист. Объем эталона составляет 100 миллиметров и может употребляться в транзисторах либо остальных электронных приборах.

    Родник: ft.com