Warum ist Graphen wichtig?

Graphen ist eine zweidimensionale Wabenanordnung von Kohlenstoffatomen, die die Technologie revolutioniert. Ihre Entdeckung war so bedeutend, dass sie den russischen Wissenschaftlern Andre Geim und Konstantin Novoselov 2010 den Nobelpreis für Physik einbrachte. Hier sind einige Gründe, warum Graphen wichtig ist.

Es ist ein zweidimensionales Material.

Fast jedes Material, dem wir begegnen, ist dreidimensional. Wir fangen gerade erst an zu verstehen, wie sich die Eigenschaften eines Materials ändern, wenn es in ein zweidimensionales Array umgewandelt wird. Die Eigenschaften von Graphen unterscheiden sich stark von denen von Graphit, der entsprechenden dreidimensionalen Anordnung von Kohlenstoff. Das Studium von Graphen hilft uns vorherzusagen, wie sich andere Materialien in zweidimensionaler Form verhalten könnten.

Graphen hat die beste elektrische Leitfähigkeit aller Materialien.

Der Strom fließt sehr schnell durch die einfache Wabenplatte. Die meisten Leiter, denen wir begegnen, sind Metalle, doch Graphen basiert auf Kohlenstoff, einem Nichtmetall. Dies ermöglicht die Entwicklung von Elektrizität unter Bedingungen, unter denen wir möglicherweise kein Metall wollen. Welche Bedingungen wären das? Wir fangen gerade erst an, diese Frage zu beantworten!

Mit Graphen können sehr kleine Geräte hergestellt werden.

Graphen leitet so viel Strom auf so kleinem Raum, dass es zur Entwicklung von miniaturisierten superschnellen Computern und Transistoren verwendet werden kann. Diese Geräte sollten eine winzige Menge an Strom benötigen, um sie zu unterstützen. Graphen ist flexibel, stark und auch transparent.

Eröffnet Forschung zur relativistischen Quantenmechanik.

Graphen kann verwendet werden, um die Vorhersagen der Quantenelektrodynamik zu testen. Dies ist ein neues Forschungsgebiet, da es nicht einfach war, ein Material zu finden, das Dirac-Partikel enthält. Das Beste daran ist, dass Graphen kein exotisches Material ist. Das kann jeder machen!

Graphen-Fakten

• Das Wort "Graphen" bezieht sich auf eine Einzelschicht aus hexagonal angeordneten Kohlenstoffatomen. Wenn sich das Graphen in einer anderen Anordnung befindet, wird es normalerweise angegeben. Beispielsweise sind zweischichtiges Graphen und mehrschichtiges Graphen andere Formen, die das Material annehmen kann.
• Graphen ist wie Diamant oder Graphit ein Allotrop des Kohlenstoffs. Insbesondere besteht es aus sp² gebundene Kohlenstoffatome mit einer Molekülbindungslänge von 0,142 nm zwischen Atomen.
• Drei der nützlichsten Eigenschaften von Graphen sind seine extrem hohe Festigkeit (100- bis 300-fache Festigkeit gegenüber Stahl), seine Leitfähigkeit (der bekannteste Wärmeleiter bei Raumtemperatur mit einer um 6 Größenordnungen höheren elektrischen Stromdichte als Kupfer) und seine hohe Leitfähigkeit es ist flexibel.
• Graphen ist das dünnste und leichteste bekannte Material. Ein 1 Quadratmeter großes Blatt Graphen wiegt nur 0,0077 Gramm und kann dennoch bis zu vier Kilogramm tragen.
• Eine Graphenschicht ist von Natur aus transparent.

Mögliche Verwendungen von Graphen

Wissenschaftler fangen gerade erst an, die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Graphen zu erforschen. Einige der in der Entwicklung befindlichen Technologien umfassen:

• Ultraschnelles Laden von Batterien.
• Sammlung radioaktiver Abfälle zur leichteren Reinigung.
• Schnellerer Flash-Speicher.
• Stärkere und ausgewogenere Werkzeuge und Sportgeräte wie Tennisschläger.
• Ultradünne Touchscreens, die auf ein nicht zerbrechliches Material geklebt werden können.
• Graphen-basiertes E-Paper, das mit neuen Informationen aktualisiert werden kann.
• Schnelle und effiziente Biosensor-Geräte 200 zur Messung von Blutzucker, Cholesterin und möglicherweise Ihrer DNA
• Kopfhörer mit phänomenalem Frequenzgang.
• Superkondensatoren, die Batterien im Wesentlichen überflüssig machen.
• Neuartige wasserdichte Beschichtungen.
• Biegsame Batterien.
• Stärkere und leichtere Flugzeuge und Rüstungen.
• Unterstützung der Geweberegeneration.
• Reinigen von Salzwasser in Trinkwasser.
• Bionische Geräte, die direkt mit den Neuronen Ihres Körpers verbunden werden können.