Grafiini-nobeli

Andre Geim ja Konstantin Novoselov nappasivat tämän vuoden nobelin fysiikassa. Palkinto tulee vuonna 2004 löydetystä uudesta hiili-pohjaisesta rakenteesta grafiinista, joka on kuin yksi atomitaso grafiittia. Suuret teoreetikot arvelivat aluksi ettei hiili pysty muodostamaan tälläistä kaksiulotteista materiaalia, koska hiililastun ajateltiin rullautuvan itsestään sätkäksi. Grafiinilastujen valmistaminen osoittautui kuitenkin sittenkin mahdolliseksi. Siihen tarvittiin oikeastaan vain rulla tarrateippiä ja grafiitti-hiiltä. Tarrateipissä on juuri oikeanlainen liimautumisvoima, joka repii yksittäisiä atomitasoja irti grafiitista. Pikkasen vaikeampaa on sitten saada ne lastut irti teipistä ja tuettua osaksi jotain isompaa kokonaisuutta. Nykyään millimetrien kokoisia mutta siis vain atomin paksuisia lastuja voidaan valmistaa.

Grafiini liittyy laajaan hiili-pohjaisten rakenteiden perheeseen johon kuuluvat grafiitin ja timantin lisäksi fullereenit ja nanoputket. Näistä poiketen grafiini on aito 2-ulotteinen materiaali. Tämän takia se oli, ja on edelleenkin, super-hype fysiikassa. Sen ominaisuudet ovat hyvin erikoiset ja sovellukset ovat lupaavia. Mutta tulevaisuus näyttää tuleeko grafiinista uusi transistorien, prosessorien ja komponenttien raaka-aine vai kaatuuko se prosessoinnin vaikeuteen. Ohuiden lastujen valmistaminen on vielä ainakin tällä hetkellä vaivalloista ja prosessia on vaikeata hallita. Jos näitä ongelmia ei ratkaista voi grafiinille käydä samoin kuin korkean lämpötilan suprajohteille. Ne olivat hyvin suosittuja yhteen aikaa, mutta vähitellen hype laantui kun materiaalit olivat liian kalliita ja sen lisäksi hauraita ja vaikeasti muokattavissa langoiksi tai muiksi elektroniikan komponenteiksi. Nykyään ne ovat lähinnä kuriositeetti.

Edit: Tämä Andre Geim on aikaisemmin tullut kuuluisaksi Ig Nobelin saajana kun hän levitoi sammakoita Sir Michael Berryn kanssa. Näin Geimista on tullut ensimmäinen tiedemies, joka on voittanut sekä Ig Nobelin että tavallisen Nobelin. Kenties nämä saavutukset kumoavat toisensa aiheuttaen valtavan poksahduksen? 😀

Mainokset

3 responses to “Grafiini-nobeli

  1. Grafiini

    Grafiinin valmistaminen grafiitista teipin avulla on melko alkeellista ja tuottaa vain pieniä hippusia. Teollinen valmistaminen suuressa mittakaavassa on varmaankin vaikeaa.
    Mietin voisiko kysymystä lähestyä toisesta näkökulmasta kemiallisen käsittelyn kautta ja valmistaa suuria määriä.

    Aromaattiset aineet muodostuvat bentseenirenkaan ympärille, ja niillä on samantapainen hiiliverkkorakenne, esim. Ksyleeni Naftaleeni Fenantreeni Antraseeni ym.
    Löydetäänkö prosessi, jolla jokin aromaattinen aine yhdistyisi itseensä tai toiseen aromaattiseen aineeseen ja
    muodostaisi tasoverkon grafiitin tapaan, siis: grafiinia.

  2. Tapani: En ole grafiiniekspertti, mutta yhden enemmän alaa tuntevan kommentti tähän oli, että parhaimmat ja puhtaimmat grafiinilastut tehdään juuri teipin avulla. Siis parhaimmat fysiikan kokeiden kannalta, jolloin varausten kantajien liikkuvuus on suurin. Näissä lastuissa havaitaan mm. kvantti-Hall ilmiö. Eli teippiä kehiin ja sen jälkeen näin muodostuneet lastut riiputetaan ”tyhjän päälle” sillaksi kahden kontaktin välille. Teknologisissa sovelluksissa ei välttämättä puhtauden ole niin väliä ja silloin hyvin isoja (jopa 30 cm) mutta vähemmän ideaalisia grafiinilakania voidaan valmistaa esim. kupari- tai muovialustalle. Näissä valmistusmenetelmissä tietenkin pienikin epäpuhtaus tai epäjärjestys alustassa aiheuttaa ongelmia myös grafiiniin laadussa ja alustan kupari voi myös haitata kokeita. Alustaa ei voi myöskään poistaa, koska tukemattomat grafiinilastut eivät ole stabiileja.

Kommentointi on suljettu.