Kung malapit ka sa isang journal sa agham sa nakalipas na dekada o higit pa, makakatagpo ka ng ilang anyo ng superlatibo tungkol sa graphene - ang two-dimensional wonder material na nangangako na babaguhin ang lahat mula sa computing tungo sa biomedicine.
Mayroong maraming hype tungkol sa mga application ng graphene, salamat sa isang maliit na bilang ng mga kahanga-hangang katangian. Ito ay 1 milyong beses na mas manipis kaysa sa buhok ng tao ngunit 200 beses na mas malakas kaysa sa bakal. Ito ay nababaluktot ngunit maaaring kumilos bilang isang perpektong hadlang, at isang mahusay na konduktor ng kuryente. Pagsama-samahin ang lahat ng iyon at mayroon kang materyal na may maraming potensyal na rebolusyonaryong aplikasyon.
Ano ang graphene?
Ang graphene ay carbon, ngunit nasa isang one-atom na makapal na honeycomb lattice. Kung babalikan mo ang iyong mga lumang aralin sa chemistry, maaalala mo ang mga materyal na ganap na binubuo ng carbon ay maaaring magkaroon ng iba't ibang katangian, depende sa kung paano nakaayos ang mga atom nito (iba't ibang mga allotrope). Ang graphite sa iyong pencil lead, halimbawa, ay malambot at madilim kumpara sa matigas at transparent na brilyante sa iyong engagement ring. Ang mga istruktura ng carbon na gawa ng tao ay hindi naiiba; ang hugis-bola na Buckminsterfullerene ay kumikilos nang iba sa mga nakapulupot na kaayusan ng mga carbon nanotube.
Ang graphene ay gawa sa isang sheet ng carbon atoms sa isang hexagonal na sala-sala. Sa itaas, ito ay pinakamalapit sa anyo sa graphite, ngunit samantalang ang materyal na iyon ay ginawa mula sa dalawang-dimensional na mga sheet ng carbon na hawak ng layer-upon-layer ng mahinang intermolecular bond, ang graphene ay isang sheet lamang ang kapal. Kung nagawa mong alisan ng balat ang isang solong, one-atom-high na layer ng carbon mula sa graphite, magkakaroon ka ng graphene.
Ang mahinang intermolecular bond sa graphite ay nagpapalabas na malambot at flakey, ngunit ang mga carbon bond mismo ay matatag. Nangangahulugan ito na ang isang sheet na binubuo lamang ng mga carbon bond na iyon ay malakas - humigit-kumulang 200 beses na mas malakas kaysa sa pinakamatibay na bakal, habang sa parehong oras ay nababaluktot at transparent.
Ang graphene ay na-teorize sa loob ng mahabang panahon, at hindi sinasadyang ginawa sa maliit na dami hangga't ang mga tao ay gumagamit ng mga graphite na lapis. Ang pangunahing paghihiwalay at pagtuklas nito, gayunpaman, ay naka-pin sa gawa nina Andre Geim at Konstantin Novoselov, noong 2014 sa University of Manchester. Ang dalawang siyentipiko ay iniulat na nagsagawa ng "mga eksperimento sa Biyernes ng gabi", kung saan sila ay sumusubok ng mga ideya sa labas ng kanilang mga trabaho sa araw. Sa panahon ng isa sa mga sesyon na ito, ang mga mananaliksik ay gumamit ng scotch tape upang alisin ang manipis na mga layer ng carbon mula sa isang bukol ng grapayt. Ang panimulang bahagi ng pananaliksik na ito ay humantong sa komersyal na produksyon ng graphene.
Pagkatapos nilang manalo ng Nobel Prize sa Physics noong 2010, naibigay nina Geim at Novoselov ang tape dispenser sa Nobel Museum.
Ano ang maaaring gamitin ng graphene?
Isang mahalagang bagay na dapat tandaan ay ang mga siyentipiko ay gumagawa ng lahat ng uri ng mga materyales batay sa paligid ng graphene. Nangangahulugan ito na malamang na mas mahusay na isipin ang tungkol sa "graphenes", sa parehong paraan na iniisip natin ang tungkol sa mga plastik. Sa esensya, ang pagdating ng graphene ay may saklaw na humantong sa isang buong bagong kategorya ng materyal, hindi lamang isang bagong materyal.
Tingnan ang kaugnay na Ano ang kaguluhan? Ang paglutas ng isa sa milyon-milyong tanong ng physics na 'Diamond rain' na natagpuan sa Uranus ay nalikha muli sa Earth - at makakatulong ito sa paglutas ng ating lumalagong krisis sa enerhiya Pagtanda na ng Quantum computing.Sa mga tuntunin ng mga aplikasyon, ang pagsasaliksik ay ginagawa sa mga lugar na kasing lawak ng biomedicine at electronics sa proteksyon ng pananim at packaging ng pagkain. Ang kakayahang baguhin ang surface property ng graphene, halimbawa, ay maaaring gawin itong isang natitirang materyal para sa paghahatid ng gamot, habang ang conductivity at flexibility ng materyal ay maaaring magpahiwatig ng isang bagong henerasyon ng touchscreen circuitry o mga foldable wearable device.
Ang katotohanan na ang graphene ay may kakayahang bumuo ng isang perpektong hadlang sa mga likido at gas ay nangangahulugan na maaari rin itong gamitin kasama ng iba pang mga materyales upang i-filter ang anumang bilang ng mga compound at elemento - kabilang ang helium, na isang napakahirap na gas na harangan. Ito ay may isang hanay ng mga aplikasyon pagdating sa industriya, ngunit maaari ding mapatunayang lubhang kapaki-pakinabang sa mga pangangailangan sa kapaligiran sa paligid ng pagsasala ng tubig.
Ang mga multifunctional na katangian ng graphene ay nagbubukas ng mga pinto sa napakalaking dami ng pinagsama-samang paggamit. Bagama't maraming pinag-isipan kung paano nito mapapalakas ang mga umiiral nang teknolohiya, ang patuloy na pagsulong sa larangan ay hahantong sa mga bagong lugar na dati ay imposible. Maaari ba nating makita ang isang buong bagong klase ng aerospace engineering na lumabas? Paano naman ang augmented reality optical implants? Sa hitsura nito, ang ika-21 siglo ay kung kailan natin malalaman.