Grafen vidundermaterialet

Hvor tyndt er grafen?

Grafen er blevet udråbt til et vidundermateriale, fordi det er ekstremt stærkt, men samtidig utrolig tyndt. Men hvor tyndt er det egentlig, og hvorfor er det så stærkt?

Grafen er blevet udråbt til et vidundermateriale, fordi det er ekstremt stærkt, men samtidig utrolig tyndt. Men hvor tyndt er det egentlig, og hvorfor er det så stærkt?

U.S. Army

Grafen er ét atom tykt. Det består af et lag af kulstofatomer ordnet i en gitterstruktur, der består af sekskanter.

En plade på 1 mm grafen ville kræve ca. tre millioner lag lagt oven på hinanden.

Grafen blev skabt i 2004, hvor fysikerne Andre Geim og Kostantin Novoselov brugte tape til at hive tynde flager af en klump grafit – stoffet, som også sidder i spidsen af blyanter.

Herefter opløste de tapen i væske, og tilbage blev til sidst et lag, som kun var ét kulstofatom tykt.

Kat kan hvile på grafen

Bindingerne mellem kulstofatomerne i grafen er enormt stabile, hvilket gør materialet til det stærkeste, forskerne kender – ca. 200 gange stærkere end stål.

Andre Geim og Kostantin Novoselov vandt i 2010 Nobelprisen i fysik for deres eksperimenter med grafen, og Nobelakademiet beskrev materialets styrke således:

“En 1 kvadratmeter stor hængekøje, ikke tungere end en kats knurhår, kan bære vægten af en kat med en gennemsnitlig vægt uden at knække.” En kat vejer i gennemsnit 4 kg og dens knurhår 0,77 mg.

Grafen består af kulstofatomer bundet til hinanden i såkaldte kovalente bindinger, hvor atomerne deler elektroner med hinanden. Bindingerne kræver meget energi at bryde, og derfor er grafen for eksempel stærkere end diamant, selvom det samtidig er let og kan bøjes uden at knække.

Hvert kulstofatom i grafen har en elektron i sin ydre skal, som ikke indgår i bindingerne med de andre atomer. Elektronerne kan bevæge sig frit i materialet, hvilket gør grafen til en effektiv strømleder – op til 70 pct. mere effektiv end kobber, som bruges i almindelige strømkabler.

Grafen kan potentielt bruges i en vifte af moderne teknologier, men forskerne ser især nærmere på grafen som del af en ny type solceller, der effektivt omdanner sollys til strøm og samtidig er meget tynde og fleksible, så de derfor let kan integreres i alt fra vinduer til telefoner.

Forskerne er ved at udvikle grafen til brug i en bred vifte af teknologier. Inden for elektronikkens verden gælder det for eksempel fleksible elektroniske skærme og ultratynde, ultraeffektive solceller.

Andre forskere mener for eksempel, at grafen kan filtrere havvand, så det bliver drikkeligt.