НА ПРЕДНАТА СТРАНИЦА

Техниците на испанската компания Graphenea Ralph Gay, Amaya Zurutuza и Beatriz Alonso работят върху машина в CIC-Nanogune в Сан Себастиан, в която се извършва отлагането на елементи като графен в изключително тънки метални слоеве.

съобщава

Намира се в великолепна сграда от 18 век в сърцето на Стокхолм, на Нобелов музей От откриването си (през 2001 г., съвпадащо със стогодишнината от наградите), той се превърна в една от големите забележителности на шведската столица. Вътре можете да пресъздадете историята на основателя на наградите и да прегледате живота и откритията на близо 800 наградени герои.

След няколко седмици, затворени за ремонт, от няколко дни една от най-атрактивните стаи в този музей е достъпна за обществеността, галерията, посветена на парчетата и сувенирите, дарени от хора, получили най-известната награда в света.

Всичко изглежда показва, че стаята със спомени на Нобеловите учени ще запази отсега на рафт за очевидно скромно парче, подложка с ролка прозрачна лепяща лента (това, което в Испания е известно като ревност, от търговската марка). Ако прогнозата бъде потвърдена, до нея ще бъдат поставени няколко малки транзистора и парче графит като този, използван за направата на молив. Тази малка колекция от предмети е подаръкът, който са направили на Нобелова фондация учените Андре Гейм Y. Константин Новоселов, награден с Нобелова награда за физика в годината 2010 г..

Това не беше шега или липса на уважение. Тези малки парченца са паметта и символът на едно от откритията, които правят революция в света: материал, наречен графен.

„Откриването на графен предполага революция, която може да се сравни с тази, която се е случила с пластмасите; Учени от цял ​​свят изследват неговите характеристики и хиляди компании се опитват да открият как могат да се възползват от този нов материал за своите приложения и продукти “, обяснява той. Исус от фонтана, основател и директор на Графенея, една от основните испански компании, специализирани в производството на графен.

Практическите приложения на новия материал са - буквално - под ръка, защото, без да се стига по-нататък, самата Graphenea е доставила графеновите листа Nokia използва за производство на нови, по-трайни и бързо зареждащи се батерии на мобилни телефони. „Текущото зареждане на мобилен телефон може да продължи почти три часа, но голямата електрическа проводимост на графена позволява новите батерии да бъдат с пълен капацитет за по-малко от половин час“, казва Де ла Фуенте. Следващото предизвикателство е да интегрирате графен в сърцевината на батерията и да намалите времето за презареждане до по-малко от минута и продължителността му до повече от два дни. Пътят е отворен и финландската компания за мобилни телефони иска да спечели играта.

Многофункционалността на този материал изглежда няма край: в допълнение към електрониката и изчисленията, той се използва за изграждане на батерии, комуникационни антени, клапани и медицински протези, високоефективни филтри и дълги и други.

Споменът за лауреатите на Нобелова награда за 2010 г. припомня това Андре Гейм Y. Константин Новоселов получиха наградата в Стокхолм за своите „иновативни експерименти с графен“. Неговият момент на слава беше уникален пример за това, което е известно като случайност, късмет или случайно откритие. Както биха казали поетите, най-важните неща в живота понякога са пред очите ни, просто трябва да ги разгледаме отблизо.

В средата на 2003 г. Гейм и Новоселов работеха в своята лаборатория в Университет в Манчестър - Някои измислени истории уточняват, че е бил петък следобед с практически празни коридори - опитвайки се да открие електрическите свойства на графита и възможното му приложение в транзисторите. За да получат тънки листове материал, двамата изследователи от руски произход са помислили да приложат самоделен метод с графит, който са познавали от своите колеги минерални експерти. За да почистят пробите от мръсотия и прах, преди да ги поставят под микроскоп, учените използват парче лента като метла, където се залепват нежелани повърхностни слоеве. Бъдещите носители на Нобелова награда за физика с основание смятаха, че ако нанесат лента от лента върху парче графит, те лесно могат да извлекат тънък слой материал, където може да се наблюдава структурата на графен, материал, теоретично описан през 1962 г., но това до тогава В момента не беше възможно да се изолира при нормални условия.

„За да добиете представа за една от основните физически характеристики на новия материал, не забравяйте, че за да имате графенов лист с дебелина, подобна на дебелина на фолио, трябва да се подредят милион листа графен“, обяснява той графично Хосе Антонио Мартинес, Вицепрезидент на Graphenano, една от испанските компании, специализирана в производството на това уникално производно на чистия въглерод.

Графенова книга може никога да не бъде направена, но няма съмнение, че новият материал бързо се интегрира в живота ни. „Ако обичате спортове като гребло, много е възможно следващата ви ракета да има композитен или композитен материал, съдържащ графен, който му придава лекота и изключителна устойчивост“, казва Хосе Антонио Мартинес. В по-сложна програма въздухоплавателният сектор работи върху използването на графен в основни елементи на самолетите, като софтуер и електрически връзки - където може да се постигне по-голяма ефективност и по-добро използване на пространството - и фюзелажа - по-малко тегло и по-голяма устойчивост на износване-.

През 2003 г. Геим и Новоселов усетиха, че откритието им е важно и има много непосредствени практически приложения. Като първа стъпка в разпространението на находката, през октомври 2004 г. бъдещите нобелови лауреати публикуват труд в престижното списание Наука, в статия - подписана с неговите сътрудници Морозов, Дзян, Джанг, Дубонос, Григориева и Фирсов - това стана легенда.

Графенният прилив беше започнал, засягайки всички области на изследванията, производството и разработването на приложения. В областта на патентите, например, доклад от специализираната компания CambridgeIP Февруари тази година показва, че между 2007 и 2013 г. общо 7351 патента Международен за производствени процеси и приложения на графен. IBM е световен лидер в патентите за този материал, изпреварвайки компании като Samsung Y. Xerox. Но по държави, Китай се нарежда на първо място в света, с 2 204 патента, следван от нас (1 754), Южна Кореа (1,160) и Великобритания (54). Университетът в Манчестър, където бащите на графена (Геим и Новоселов) продължават да работят, е планирал изграждането на ослепителен център, специализиран в новия материал, Национален графенов институт, с първоначален бюджет от 61 милиона лири стерлинги (71,5 милиона евро).

Голяма част от патентите за използване на графен са свързани с присъщото качество на този материал, неговата тънкост. През лятото на 2010 г. изследователи от Тексаски университет, в Остин (САЩ) те разработиха технология, способна да направи графенови листове достатъчно големи (и евтини) за производство на ултратънки сензорни екрани. Сега това приложение е много близо до големия пазар, като очакванията се задават на прозрачни и навиващи се екрани или смартфони с дебелината на кредитна карта.

Надеждите, които се възлагат на графен, непрекъснато нарастват, защото списъкът с достойнствата на този материал е впечатляващ. Стефан Рош, изследовател на Каталонска институция за изследвания и напреднали изследвания (Icrea), който работи в Каталонски институт по наносиенсия и нанотехнология (ICN2), обобщава основните качества на графена: „Това е най-лекият материал, най-гъвкавият, най-здравият, има много висока електрическа и топлопроводимост, това е водоустойчив материал, това е най-тънкият материал, който съществува, може лесно да се комбинира с органични и неорганични материали. Това е материал, който има дарбата на повсеместност, можем да го използваме за почти всичко и скоро ще намерим графен навсякъде ".

Roche е един от водещите европейски специалисти в областта на нанотехнологиите и сега посвещава голяма част от работата си на графен. Това е една от причините Рош да е координатор на една от областите на европейския проект Графен Флагман, стартиран от консорциум, съставен от девет европейски изследователски центрове и компании. Самият ICN2 е един от членовете на консорциума, заедно с компанията Nokia, докато Graphenea е в списъка на сътрудничещите си компании. Графен Флагман това е един от двата проекта, избрани по-рано тази година от Европейския съюз за инвестиране на 1 милиард евро през следващите 10 години в научни изследвания. По-конкретно, групата, ръководена от Рош, изучава спинтрониката на графена, характеристика, която може да направи този материал заместител на основните компоненти на настоящите компютри с много по-ниска цена и по-голяма енергийна ефективност.

Научните изследвания върху графена са изненадващо бързи, но още повече фактът, че приложенията се постигат с толкова малко време. Хесус де ла Фуенте, директор на компанията Graphenea, не иска да разчупи магията на процеса, но иска да държи краката си на земята: „Графенът е изключително обещаващ продукт и неговите изследвания и развитие напредват много бързо, но, в някои области преминаването от пилотни тестове към верижно производство отнема известно време ”. Като пример, Де ла Фуенте припомня, че две десетилетия минаха от откриването на качествата на силиция до масовото му приложение в електрониката.

Graphenea е иновативна компания с основно частен капитал, създадена през 2010 г. в Сан Себастиан с подкрепата на изследователския център CIC-Nanogune на баското правителство. Нейната специалност е "производството на висококачествен графен за електроника и оптоелектроника", а неговите клиенти включват някои от водещите компании в сектора, като напр. Nokia, Каньон или Philips. Graphenea произвежда двата вида графен, които могат да бъдат намерени на пазара - графен на прах и графен на листове - а пилотната му линия има производствен капацитет от 50 000 квадратни сантиметра графен годишно. Това е малка площ (пет квадратни метра), но в случая на висококачествен графен това е важно производство, казва Де ла Фуенте.

„Пазарът на графен в света нараства много, но истината е, че все още е малък пазар и има малко компании, които всъщност произвеждат големи количества висококачествен графен.“ „Както всички материали, графенът има нива на чистота и може да има дефекти; нашата специалност е висококачествен продукт за приложения с висока стойност, от електроника до високоефективни батерии, слънчеви енергийни клетки, LED лампи или сензорни екрани ”, обяснява директорът на Graphenea.

Компанията се намира в сградата на Наногуне в Сан Себастиян и в момента има десет служители, четири от които са научни съветници (трима от тях в САЩ).

Конкуренцията в сектора за производство на графен се играе и в Испания. Заедно с Graphenea, друга от най-обещаващите компании е Графенано, официално създадени в началото на 2012 г. в Аликанте и с производствен завод в Сиудад Реал, където започнаха да работят с Департамента по химическо инженерство на Университет Кастилия-Ла Манча. „Освен пробите, които разпространихме през последните години в различни части на света, от миналия септември продаваме графен на прах и листове 50 на 50 сантиметра в промишлен мащаб; никой на света не прави това ”, уверява той Хосе Антонио Мартинес, вицепрезидент на Graphenano.

Опитът е твърде кратък, за да се каже дали компанията ще успее да отговори на всички очаквания, но засега Хосе Антонио Мартинес се оказва предприемач с добри продажби: „Ние произвеждаме графен с напълно нашата система; в Япония ни попитаха дали сме закупили технологията в Германия, Япония или Китай, защото не вярват, че системата е испанска ".

В международен мащаб състезанието е еднакво конкурентно на всички нива и може да се мисли, че графеновата треска се превръща във война. Съществува конкуренция за публикуване на научни статии, наемане на най-добрите специалисти, за патентоване на производствени системи, за пускане на нови продукти на пазара. Те дори се борят за регистрация на имена и марки, където думата графен и всички негови производни се появяват на езици по целия свят. Бумът на графените е толкова голям, че някои компании например са се специализирали в регистрирането на интернет домейни (имена на страници) с надеждата, че по-късно ще могат да спекулират с продажбата на най-атрактивните имена за компании и институции.

Ако въведете думата графен в търсачката Google, изглежда почти 900 000 препратки (8,9 милиона, ако деноминацията е поставена на английски език, графен). Изобщо не е лошо за толкова млада дума, че все още не е включена в речника на Кралска испанска академия. Все още е далеч от 420 милиона референции, които могат да бъдат намерени, ако въведете злато, но разстоянията стават по-кратки от ден на ден.

Цял свят от приложения

Гъвкави екрани

Най-непосредственото приложение на графен са екраните и всички видове гъвкави електронни устройства, заместващи и подобряващи - особено в цената - използваните в момента материали.

Изчислителна техника
В началото на 2010 г. IBM обяви производството на базиран на графен транзистор, който предлага скорост на обработка 25 пъти по-бърза от настоящите силициеви транзистори.

Слънчеви панели
Фотоволтаичните клетки, изградени с графен, са с висока ефективност при преобразуване на слънчевата светлина в електричество.

Мобилна телефония
Nokia, Samsung и други компании в сектора се надпреварват да разработят смартфони, които са много по-тънки от сегашните, с напълно прозрачни части, които преди всичко ще консумират по-малко и няма да имат проблеми с презареждането.

Батерии
Първите пилотни тестове показват, че сектори като електрическите превозни средства могат да направят гигантска крачка напред с графенови батерии.

Телекомуникации
Детектори и антени с капацитет много по-висок от сегашните могат да бъдат изградени с графен. Лекотата на материала умножава възможното му използване при мисии в космоса.

Композити
Композитните материали, които включват графен, предлагат изненадващи качества. От супер устойчиви ракети с падел до неръждаеми и нечупливи метали, които могат да революционизират света на строителството и инфраструктурата.

Здраве
Графенът може да подобри системите за образна диагностика, откриването на замърсители и патогени. Графеновите сърдечни клапи или графеновите протези могат да станат реалност след няколко години.

Обезсоляващи инсталации
Малките пори на графена позволяват преминаването на вода и блокират солта по-ефективно и на по-ниска цена от сегашните мембрани, за да направят морската вода годна за пиене.

Водка
Ядрена безопасност, нощно виждане, откриване на експлозиви, слушалки. Списъкът с потенциални приложения е дълъг и за момента е затворен с филтър, който може да улесни дестилацията на водка. За нещо родителите на графен (Geim i Novoselov) са от руски произход.

Графенът е тънко, леко и устойчиво вещество.