Πριν από δύο δεκαετίες, το γραφένιο μπήκε στη συζήτηση ως το υλικό που θα άλλαζε τον κόσμο της τεχνολογίας. Αν και υπήρχαν υποσχέσεις ότι θα έφεραν επανάσταση στα smartphone το 2016, οι δυνατότητές τους δεν έχουν αξιοποιηθεί πλήρως μέχρι σήμερα. Ωστόσο, πρόσφατα αποκαλύφθηκε μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να αλλάξει δραματικά το τεχνολογικό τοπίο: τη δυνατότητα δημιουργίας υπεραγωγού από γραφένιο. Πρώτα απ ‘όλα, ξέρετε τι ακριβώς είναι το γραφένιο;
Γραφένιο: όλες οι ιδιότητές του
- δισδιάστατη δομή: Έχει αλλοτροπική μορφή άνθρακα, όπου τα άτομα άνθρακα οργανώνονται σε ένα ενιαίο δισδιάστατο στρώμα σχηματίζοντας μια εξαγωνική δομή. Αυτή η διάταξη του δίνει μια επίπεδη και εξαιρετικά λεπτή δομή.
- μηχανική αντίστασηα: Παρά την αδυνατότητά του, είναι απίστευτα δυνατός. Είναι περίπου 200 φορές ισχυρότερο από το ατσάλι, καθιστώντας το ένα από τα ισχυρότερα υλικά που είναι γνωστά. Αυτή η αντίσταση οφείλεται στην εξαγωνική δομή του.
- Ελαφρότητα– Αν και είναι ανθεκτικό, είναι εξαιρετικά ελαφρύ χάρη στη δισδιάστατη δομή του. Αυτή η ιδιότητα είναι πολύτιμη σε εφαρμογές όπου επιδιώκεται η μείωση βάρους χωρίς συμβιβασμούς στην αντοχή.
- Διαφάνεια– Αυτή η ιδιότητα το καθιστά κατάλληλο για χρήση σε ηλεκτρονικές οθόνες και οπτικές συσκευές.
- Ευκαμψία: Μπορεί να λυγίσει χωρίς να χάσει τις θεμελιώδεις ιδιότητές του. Αυτό το καθιστά κατάλληλο για εφαρμογές σε φορητές και ευέλικτες ηλεκτρονικές συσκευές.
- Αδιάβροχο: είναι αδιαπέραστο από αέρια και υγρά. Αυτή η ιδιότητα μπορεί να αξιοποιηθεί σε εφαρμογές όπως μεμβράνες φιλτραρίσματος νερού και αδιάβροχα φράγματα.
- Δυνατότητα υπεραγωγιμότητας: Το γραφένιο είναι ήδη γνωστό ότι είναι καλός ηλεκτρικός και θερμικός αγωγός, αν και διερευνώνται τρόποι χειρισμού της δομής του για να μετατραπεί σε αγωγό.
Η επανάσταση στην αγωγιμότητα
Ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) στοίβαξαν συγκεκριμένα πέντε στρώματα γραφενίου για να παρατηρήσουν πιθανές αλλαγές στα χαρακτηριστικά του. Με αυτό το ανακάλυψαν στοιβάζοντας τα στρώματα γραφενίου με συγκεκριμένο τρόπομια αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρονίων μπορεί να δημιουργηθεί τόσο ισχυρή ώστε να γίνουν μέρος της ύλης, αντί για ανεξάρτητα σωματίδια.
Μέχρι τώρα, η τεχνολογία που χρησιμοποιήθηκε επικεντρωνόταν στη συστροφή στρωμάτων γραφενίου για τον έλεγχο των ηλεκτρονικών τους ιδιοτήτων. Αυτή η τεχνική κατέστησε δυνατή τη μετατροπή του γραφενίου σε υπεραγωγό, αν και με κάποιες επιπλοκές. Η νέα τεχνική, ωστόσο, αποδεικνύει ότι αυτές οι επιπλοκές δεν είναι απαραίτητες, ανοίγοντας νέες δυνατότητες στην έρευνα και την εφαρμογή του γραφενίου.
Τι επιπτώσεις μπορεί να έχει αυτό;
Αυτή η ανακάλυψη παρουσιάζει μια σημαντική αλλαγή στην κατανόηση του γραφενίου και της δυνατότητας εφαρμογής του. Το γραφένιο, που συνήθως δεν θεωρείται υπεραγωγός, θα μπορούσε να μετατραπεί σε τέτοιο υλικό με συστροφή. Τώρα, οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι στοιβάζοντας στρώματα γραφενίου με συγκεκριμένο τρόπο, σχηματίζεται ένα νέο υλικό που λειτουργεί ως πραγματικός υπεραγωγός. Αυτή η πρόοδος έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στα ηλεκτρονικάειδικά σε έναν κόσμο όπου η ενεργειακή απόδοση είναι το κλειδί της επιτυχίας.
Στον τομέα των υπολογιστών, όπου η ενεργειακή απόδοση εκτιμάται ιδιαίτερα, το γραφένιο μπορεί να διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο. Νέες τεχνικές θα μπορούσαν να αλλάξουν τον τρόπο που κατανοούμε τους υπολογιστές βελτιώνοντας ορισμένα στοιχεία υλικού και δίνοντάς τους σημαντικά μεγαλύτερη ισχύ από ό,τι σήμερα. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο πιο αποτελεσματικές συσκευέςεπαναπροσδιορίζοντας τα όρια της τρέχουσας τεχνολογίας.
Όλα αυτά σημαίνουν ότι επιτέλους αποδείχθηκε ότι το γραφένιο μπορεί να είναι σε θέση να γίνει υπεραγωγός μέσω μιας καινοτόμου τεχνικής στοίβαξης. Αυτό το εύρημα δεν αμφισβητεί μόνο προηγούμενους περιορισμούς, αλλά και ανοίγει νέες δυνατότητες στα ηλεκτρονικά και στους υπολογιστές, προσφέροντας δυνατότητες μετασχηματισμού που θα μπορούσαν να αλλάξουν τον τρόπο αλληλεπίδρασης με την τεχνολογία στο μέλλον.