Budoucnost je v Grafenu

Budoucnost je v Grafenu

Grafen je vzácná forma uhlíku. Forem uhlíku je zde hodně a je také nejrozšířenější na celém světě, například diamant a nebo i tuha. První náznaky několikavrstvého grafenu se datují do minulého století, první podrobnosti o jednovrstvé formě tvořené pouze atomy uhlíku byly popsány již v roce 1962. Téměř polovinu století ale trvalo, než se tato forma dočkala skutečné realizace a dalšího významného zkoumání. První efektivní výroba však byla zahájena až v roce 2004. Od té doby se o Grafen začali zajímat stovky vědců po celém světě. Grafen se totiž chová úplně jinak než běžně užívané materiály. V roce 2008 se cena tohoto materiálu kvůli náročné a složité výrobě pohybovala na neuvěřitelné hodnotě kolem 100 milionů dolarů za centimetr čtvereční. S novými technologiemi umožňující snadnější výrobu i ve větším množství se cena velmi rychle dostala na mnohem menší řády. Již v roce 2009 se pohybovala kolem sta dolarů za čtverečný centimetr. Grafen také patří mezi nejpevnější materiály na světě je 200 krát pevnější než-li železo a zároveň i tvrdší, lehčí a snadno recyklovatelný.  Grafen má také nesrovnatelně lepší vodivost, tedy minimální odpor 1 µΩ/cm při pokojové teplotě. Elektrony se proto tímto materiálem šíří vysokou rychlostí. Pro srovnání: křemík, který se používá na výrobu všech čipů, dosahuje pohyblivosti elektronů přibližně 1 400 cm2/Vs, zatímco grafen až 200 000 cm2/Vs. Známé uhlíkové nanotrubičky, což je grafen s válcovou strukturou, se pak pyšní hodnotu kolem 100 000 cm2/Vs.
Teoretické předpoklady dávají grafenovým tranzistorům možnost pracovat až s frekvencemi v řádu terahertzů. Společnost IBM, která se zabývá vývojem technologie i čipů, grafen velmi podrobně zkoumá a docílila již mnoha velkých milníků. Například v roce 2010 se jí podařilo vyrobit 240nm tranzistor s frekvencí 100 GHz. Ve stejném roce však inženýři použili i pokročilejší technologii výroby (40 nm) a výsledkem byl funkční tranzistor s frekvencí 155 GHz. V nejbližší době ale nelze uvažovat o tom, že by grafen brzy nahradil současný a prověřený křemík. K této problematice se vyjádřil Intel i IBM. Grafen má totiž velmi malý poměr propustnosti, vyrobený tranzistor proto nelze zcela vypnout nebo snížit jeho vodivost na takovou hranici, aby bylo možné snadno a přesně odlišovat dva stavy 0 a 1. Křemík je přitom v této oblasti ideální a velmi prozkoumaný. To však neznamená, že se Grafen nebude využívat v čipech. Zatím se mohou používat na jednodušších čipech a v budoucnosti by mohli být i ve velkých čipech, které budou pracovat na jiných principech než ty současné. Jeden z nejnovější objevů je, že Grafen dokáže vyrábět proud i z UV záření. Tudíž je daleko efektivnější než dnešní solární články. A další užití má v bateriích, které mají až 10 krát větší kapacitu a dobu nabíjení, ale na jeho nasazení si musíme počkat. Baterie na principu Grafenu vydrží 150 cyklů (vybytí a nabytí) poté klesá jeho kapacita o polovinu :(, ale i toto je nádherné, protože má 5 krát větší kapacitu než dnešní baterie. Baterie na bázi Grafenu nemají vyřešenou tepelnou stabilitu. A na trhu se objeví do 3 až 5 let. V Grafenu vidí mnozí vědci budoucnost a co si o něm myslíte vy?

Sdílejte tento článek na

Odeslat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.