Premiul Nobel pentru Fizică: Grafenul, conductorul care va schimba lumea

Premiul Nobel pentru Fizică: Grafenul, conductorul care va schimba lumea

Doi cercetători de origine rusă, Andrei Geim şi Konstantin Novoselov, au fost recompensaţi cu Premiul Nobel pentru fizică pe 2010, pentru "lucrările lor revoluţionare asupra grafenului", o formă a carbonului considerată drept cel mai bun conductor de căldură şi electricitate. Anunţul a fost făcut astăzi de Academia Regală de Ştiinţe din Stockholm.

Geim, 51 de ani, este cetăţean olandez, în timp ce Novoselov, 36 de ani, are dublă cetăţenie, rusă şi britanică. Ambii predau în Marea Britanie, la Universitatea din Manchester, precizează France Presse. Andrei Geim este şi un laureat al premiilor Ig Nobel Prize, o parodie americană a Premiilor Nobel. Premiile Ig Nobel sunt acordate anual, în octombrie, pentru zece realizări care "fac publicul să râdă, pentru ca apoi să-l pună pe gânduri". În 2000, Geim (pe atunci la Universitatea din Nijmegen, Olanda) şi Michael Berry (Universitatea din Bristol, Marea Britanie) au făcut o broască să leviteze. Ei au folosit câmpuri magnetice care au reuşit să "învingă" acceleraţia gravitaţională, iar broasca a rămas suspendată în aer. Ce este grafenul

În 2004, un grup de cercetători condus de Andre Geim a exfoliat grafitul şi a descoperit un excelent conductor de electricitate: grafenul. 

Pentru a cunoaşte grafenul, trebuie să pornim de la carbon. Carbonul poate exista în natură în mai multe forme, cu diferite proprietăţi fizice (însuşire ce poartă denumirea de alotropie). În cazul carbonului, el poate exista sub formă de diamant, grafit (carbonul amorf), nanotuburi de carbon şi fulerene (descoperirea lor în 1985 le-a adus unor cercetători Nobelul în 1996). Grafenul este elementul de bază al ultimelor trei din înşiruirea de mai sus.

De aceea, este uşor de realizat că grafenul se întâlneşte în cantităţi însemnate în natură (deoarece resursele de grafit sunt destul de mari). De exemplu, în România există o mină de grafit, la Baia de Fier (judeţul Gorj).

De ce este atât de important

Grafenul este cel mai bun conductor de electricitate cunoscut. S-a observat că foiţele prezintă o conducţie metalică. În plus, foliile de grafen (vezi imaginea alăturată unde avea patru straturi de grafen, din compoziţia grafitului) sunt foarte stabile în condiţii normale de temperatură şi presiune, iar rezistenţa lor mecanică este foarte mare.

În plus, grafenul este practic transparent. În studierea atomilor, această caracteristică a grafenului poate fi un pas gigantic. De exemplu, cu ajutorul grafenului au putut fi studiaţi pentru prima dată atomi singulari de hidrogen (atomi foarte mici în dimensiuni). Atomii de hidrogen s-au "lipit" atât de puternic de grafen încât nu au mai vibrat şi au putut fi observaţi şi fotografiaţi relativ uşor.

Însă asta nu e tot. Foliile de grafen sunt şi materialul cel mai subţire posibil, fiind format dintr-un singur strat de atomi de carbon. De aceea au putut fi observaţi şi atomii de hidrogen prin grafen: stratul subţire şi transparent de grafen, pe lângă că a fixat atomii de hidrogen, a oferit şi o rezoluţie excelentă pentru microscopul de observare.

Subţirelele folii de grafen ar putea lua locul siliciului, element de bază în tranzistorii şi în circuitele integrate mici, şi deschide o nouă eră în electronice. Cu grafen, s-ar putea produce materiale extrem de rezistente, dar flexibile. Display-urile flexibile ar putea fi doar primul pas în acest sens.

Cum obţin grafenul

Mina de creion este din grafit. Dacă aplicăm o bandă scotch pe o mină de creion, apăsăm şi apoi desprindem uşor, urmele negre de pe scotch conţin porţiuni mari de grafen. Poate părea bizar, dar, la bază, pe această metodă s-a bazat şi izolarea grafenului în laborator, în 2004. Numai că cercetătorii au folosit metoda repetat, pentru a descompune cristalele de grafit în bucăţi din ce în ce mai subţiri. Calculatorul milimetric, la orizont Prodecanul Facultăţii de Fizică, Universitatea Bucureşti, a explicat pentu evz.ro schimbările pe care grafenul le poate aduce în lumea modernă. "Nu este o descoperire tocmai nouă. Noutate este că s-a reuşit stabilizarea acestor foiţe de grafen. Şi s-a constatat că, de-a lungul foiţelor respective, conducţia electrică şi cea termică sunt foarte bune"

"Cu asemenea structuri, se pot realiza elemente foarte mici ale unor circuite. Spre exemplu, vom putea avea calculatoare milimetrice. Desigur, nu se pot implementa acum aceste tehnici, deoarece costurile de obţinere a acestor foiţe este foarte ridicat, dar probabil că şi acest aspect se va rezolva în viitorul apropiat"

"10.000 de astfel de foiţe, suprapuse, au dimensiunea unui fir de păr"

Ştefan Antohe, prodecan Facultatea de Fizică, Universitatea Bucureşti

Nobelul în Medicină, pentru fertilizare in vitro Ieri, britanicul Robert Edwards a fost recompensat pentru cercetările în domeniul tehnicilor de fertilizare în vitro. Mâine, va fi anunţat premiul Nobel pentru Chimie, urmat de două dintre cele mai importante, cel pentru Literatură (joi) şi Pace (vineri), iar luni va fi decernat premiul Nobel pentru Economie.

  • Începând cu 1901, au fost decernate 103 premii Nobel pentru Fizică.
  • În şase ani- 1916, 1931, 1934, 1940, 1941, 1942- distincţia nu a fost acordată.
  • Cel mai tânăr dintre cei 186 laureaţi, a fost Lawrence Bragg. El a primit premiul Nobel la numai 25 de ani, în anul 1915, împreună cu tatăl său, pentru cercetările în domeniul difracţiei razelor X pe cristale.
  • Câştigătorii premiilor Nobel pentru Fizică şi Chimie sunt desemnaţi de Academia Regală de Ştiinţe din Suedia. De celelalte premii se ocupă Institutul Karolinska (Nobelul pentru Medicină), Academia Suedeză (Nobelul pentru Literatură), un comitet desemnat de parlamentul norvegian (Nobelul pentru Pace) şi Academia Regală de Ştiinţe (Nobelul pentru Economie).

Ne puteți urmări și pe Google News