Dette er fremtidens supermateriale

- Mulighetene virker nesten ubegrensede, sier NTNU-professor.

En forsker viser frem en bit grafén med sin karakteristiske hexagonale molekylstruktur.

Saken oppdateres.

Gjennomsiktige TV-er, bøyelige og uknuselige mobiler, lynraske prosessorer, supereffektive solceller og mer energieffektive fly. Det finnes tilsynelatende knapt den ting grafén ikke kan gjøre bedre. Ikke rart det gjerne blir omtalt som et mirakelmateriale.

Det karbonbaserte nanomaterialet ble oppdaget i 2004 da forskerne Andre Geim og Konstantin Novoselov ved universitetet i Manchester klarte å isolere ett enkelt lag karbon fra en kullbit ved hjelp av en helt vanlig tape. En oppdagelse som ga dem nobelprisen i fysikk 2010.

- Verdensrekord i åtte grener

- Jeg pleier å si at grafén er som en tikjemper som har verdensrekord i åtte grener. Det gjør at mulighetene virker nesten ubegrensede om vi bare setter grafén sammen med andre materialer til komponenter og systemer, uten at grafén mister sine rekordartede egenskaper.

Det sier Helge Weman, professor i nanoelektronikk ved NTNU i Trondheim og medgründer av selskapet Crayonano som sitter på de kommersielle rettighetene til teknologien han og et forskerteam ved NTNU patenterte i 2012.

Som de første i verden klarte teamet å få halvleder nanotråder til å vokse på grafén. Halvledere danner grunnlaget for moderne mikroelektronikk og er en nødvendig bestanddel i komponenter som dioder og transistorer.

- Det gir oss muligheten til å utvikle en helt ny generasjon elektronikk- og fotonikk-komponenter, som høyeffektive solceller og lysdioder. Disse komponentene er også svært lette og bøyelige.

I første omgang tror Weman vi vil få se grafén i komposittmaterialer i superbatterier, sensorer, fleksible berøringsskjermer, solceller og LED-lys. Om kanskje 10-15 år kan det muligens brukes i superraske og energieffektive datamaskiner.

Forskere ved Berkeley-universitetet i California skal nylig ha utviklet en helt ny nanotråd av grafén, en leder som angivelig skal kunne flytte informasjon 1000 ganger raskere enn noe annet materiale i dag, skriver forskningsnettstedet Phys.org. Weman synes dette er svært interessante forskningsresultater.

- Det er spesielt imponerende at de klarte å produsere slike karbon-nanotråder som bare er ett atom tykke og titalls atomer brede. Det gjør at elektroner beveger seg ballistisk, uten å kollidere, som i en superleder med en hastighet omtrent 10 ganger raskere enn i «vanlig» grafén, og dette uten å avgi noen varme, forklarer Weman.

NTNU-professoren tror likevel rene grafén-kretser er veldig langt unna, hvis det overhodet lar seg gjøre, og viser til utfordringen med å integrere milliarder av slike karbon-nanotråder med en nøyaktighet på nesten hver eneste karbonatom.

Tidlig stadium

Fagredaktør Jørgen Elton Nilsen i teknologinettstedet Hardware.no mener det ikke er noen overdrivelse å kalle grafén et mirakelmateriale.

- Nesten ukentlig ser vi nye bruksområder, fra sikring av trådløse nettverk til helsebehandling. Men felles for alle er at grafén fortsatt er et produkt som utvikles i laboratorier, og masseproduksjonen av kommersielle produkter er fortsatt noen år frem i tid, sier Nilsen.

Størst potensial ser han innen elektronikkindustrien og muligheten halvledere på grafén gir til å erstatte silisium.

- Bransjen sliter med å videreutvikle halvledere på silisium, og de lovende taktene grafén viser, er en viktig grunn til at store selskaper som Samsung og IBM, for ikke å glemme EU, pumper milliarder inn i denne forskningen.

Helserisiko?

Avdelingsdirektør Per Schwarze ved Folkehelseinstituttet forteller at man følger utviklingen av nanoteknologien nøye og ser på både nanopartikler i luft og i produkter.

- Noe av utfordringen er at det finnes veldig mange varianter av de ulike nanomaterialene, og at det stadig kommer flere. Ikke ulikt utviklingen vi i sin tid opplevde med nye kjemiske produkter, sier Schwarze.

Han forteller at man foreløpig ikke har sett på grafén spesielt, men i første rekke har hatt fokus på diverse oksider, som titandioksid.

- Fordi vi i liten grad vet om i hvor stort omfang partiklene kommer inn i kroppen, snakker man om mulig helserisiko. Så langt har man avdekket små mulige helserisikoer for noen partikler, mens mulig risiko for effekter av karbon nanorør synes å være langt høyere.

Schwarze understreker at det å puste inn nanopartikler er noe vi mennesker alltid har gjort, i form av forurensning fra forbrenning av biomasse og senere ved eksos fra motorer. Eksponeringen for disse er langt høyere og det er forbundet med helseeffekter.

Fakta: Grafén

  • 200 ganger sterkere enn stål.
  • Leder strøm 100 ganger raskere enn silisium.
  • Leder varme bedre enn kobber og diamant.
  • Er det tynneste materiale som er fremskaffet.
  • Er fleksibelt og kan strekkes ut med 20 prosent uten å bli ødelagt.
  • Gjennomsiktig for lys, men slipper ikke igjennom noen gasser.
  • Kan filtrere vann (grafénoksid).
Professor i nanoelektronikk Helge Weman ved NTNU med en grafén-modell. I virkeligheten er tykkelsen på de karakteristiske karbonatomene i sekskantform bare ett atom høyt.
            (Foto: KAI T. DRAGLAND / NTNU)

Professor i nanoelektronikk Helge Weman ved NTNU med en grafén-modell. I virkeligheten er tykkelsen på de karakteristiske karbonatomene i sekskantform bare ett atom høyt.Foto: KAI T. DRAGLAND / NTNU

Tennis- og squash-rekkerter fra Head er et av de første kommersielt tilgjengelige produktene som bruker grafén i et komposittmateriale.

Tennis- og squash-rekkerter fra Head er et av de første kommersielt tilgjengelige produktene som bruker grafén i et komposittmateriale.

Selve nanotråden er laget av karbonatomer, og er formet som en stripe som er bare ett atom tykk, og 15 atomer bred. 
            (Foto: Berkeley)

Selve nanotråden er laget av karbonatomer, og er formet som en stripe som er bare ett atom tykk, og 15 atomer bred. Foto: Berkeley

§
Vis debatt
comments powered by Disqus
Gikk du glipp av disse?