Vidundermaterialet grafen

Hvor tynt er grafen?

Grafen har blitt utropt til et vidundermateriale fordi det er ekstremt sterkt, men samtidig utrolig tynt. Men hvor tynt er det egentlig, og hvorfor er det så sterkt?

Grafen har blitt utropt til et vidundermateriale fordi det er ekstremt sterkt, men samtidig utrolig tynt. Men hvor tynt er det egentlig, og hvorfor er det så sterkt?

U.S. Army

Grafen er ett atom tykt. Det består av et lag av karbonatomer ordnet i en gitterstruktur som består av sekskanter.

En plate på 1 millimeter grafen ville kreve om lag tre millioner lag lagt oppå hverandre.

Grafen ble skapt i 2004. Fysikerne Andre Geim og Kostantin Novoselov brukte tape til å trekke tynne flak av en klump grafitt – stoffet som også sitter i spissen av blyanter.

Deretter oppløste de tapen i væske, og det som var igjen, var et lag som bare var et karbonatom tykt.

Katt kan hvile på grafen

Bindingene mellom karbonatomene i grafen er enormt stabile, noe som gjør materialet til det sterkeste forskerne kjenner – om lag 200 ganger så sterkt som stål.

Andre Geim og Kostantin Novoselov vant i 2010 nobelprisen i fysikk for eksperimentene sine med grafen, og Nobel-akademiet beskrev materialets styrke slik:

«En 1 kvadratmeter stor hengekøye, ikke tyngre enn værhårene til en katt, kan bære vekten av en katt med en gjennomsnittlig vekt uten å ryke.» En katt veier i gjennomsnitt 4 kilo, og værhårene veier 0,77 mg.

Grafen består av karbonatomer bundet til hverandre i såkalte kovalente bindinger, der atomene deler elektroner. Bindingene krever mye energi å bryte, og derfor er grafen for eksempel sterkere enn diamant selv om det samtidig er lett og kan bøyes uten å knekke.

Hvert karbonatom i grafen har et elektron i sitt ytre skall som ikke inngår i bindingene med de andre atomene. Elektronene kan bevege seg fritt i materialet, noe som gjør grafen til en effektiv strømleder – opp til 70 prosent mer effektiv enn kobber, som brukes i vanlige strømkabler.

Grafen kan potensielt brukes i en rekke moderne teknologier, men forskerne ser særlig nærmere på grafen som del av en ny type solceller som effektivt gjør om sollys til strøm og samtidig er veldig tynne og bøyelige, slik at de derfor lett kan integreres i alt fra vinduer til telefoner.

Forskerne holder på å utvikle grafen til bruk i en lang rekke teknologier. Innen elektronikkens verden gjelder det for eksempel bøyelige elektroniske skjermer og ultratynne, ultraeffektive solceller.

Andre forskere mener at grafen kan filtrere sjøvann slik at det blir drikkelig.