Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki otrzymali odkrywcy grafenu, Andre Geim i Kostya Novoselov z University of Manchester. Grafen to jednoatomowej grubości, a więc dwuwymiarowa, powłoka z atomów węgla. O jego odkryciu informowaliśmy już przed ponad trzema laty.

Już od momentu stworzenia grafenu mówiono i jego wyjątkowych właściwościach i olbrzymich nadziejach związanych z tym materiałem. I rzeczywiście, w ciągu ostatnich trzech lat grafen udowadnia, jak ważnym jest wynalazkiem i jak olbrzymie znaczenie ma obecnie i będzie miał w przyszłości. Już w październiku 2007 roku donosiliśmy, że naukowcy IBM-a wyprodukowali grafenowy tranzystor polowy. Niecały rok po stworzeniu grafenu informowaliśmy o pracach uczonych, którzy udowodnili, że elektrony w grafenie poruszają się znacznie szybciej niż w jakimkolwiek innym materiale. To z kolei czyni go idealnym kandydatem do zastosowań w elektronice.

W rok po tym, jak powstał nowy materiał uczeni z IBM-a opracowali metodę zapobiegania interferencji, a zatem redukcji szumu, w grafenie. Tym samym pokonali jedną z najpoważniejszych przeszkód stojących na drodze do produkcji grafenowych urządzeń. Nie próżnowali też twórcy grafenu, którzy w kwietniu 2008 roku stworzyli najmniejszy tranzystor na świecie.

Następne miesiące przyniosły kolejne odkrycia. Szybko okazało się, że grafen jest najbardziej wytrzymałym materiałem znanym ludzkości. Nieco później poinformowaliśmy o przypadkowym stworzeniu balonu z grafenu, co pozwoliło na zaobserwowanie kolejnej niezwykłej właściwości tego materiału. Okazało się bowiem, że warstwa o grubości jednego atomu może stanowić nieprzepuszczalną barierę.

Natomiast pod koniec 2008 roku uczeni z Rice University stwierdzili, że grafen świetnie nadaje się do produkcji pamięci komputerowych, a w laboratoriach IBM-a powstał najszybszy grafenowy tranzystor.

W styczniu 2009 Koreańczycy zaprezentowali metodę produkcji dużych płacht grafenu o bardzo dobrych właściwościach przewodzących, a w październiku uczeni z Rugers University ostatecznie udowodnili, że grafen może zastąpić krzem.

Bieżący rok rozpoczął się bardzo dobrymi wiadomościami. Otóż na Pennsylvania State University powstał pierwszy 100-milimetrowy plaster grafenowy, co stanowi bardzo ważny krok na drodze do wdrożenia grafenu do przemysłowej produkcji układów elektronicznych. Zaledwie trzy dni później informowaliśmy, że inżynierowie IBM-a otworzyli pasmo wzbronione w tranzystorze polowym wykonanym z grafenu. Dzięki temu osiągnięciu grafen będzie mógł konkurować z obecnie wykorzystywanym tranzystorami wykonanymi w technologii CMOS.

Na jaw zaczęły wychodzić coraz to nowe właściwości grafenu. Okazało się, że jest on świetnym przewodnikiem ciepła, a jeśli proces ten wspomożemy... falą dźwiękową, to grafen będzie przewodził ciepło 10-krotnie bardziej wydajnie niż miedź czy złoto. W maju bieżącego roku donieśliśmy, że grafen świetnie współpracuje z DNA, a w czerwcu uczeni na bazie grafenu skonstruowali nowy materiał i nazwali go grafanem. Okazało się również, że grafen może zrewolucjonizować medycynę, gdyż ma właściwości antyseptyczne i nadaje się do produkcji bandaży, opakowań do żywności czy antyzapachowych wkładek do butów.

W końcu, przed miesiącem, poinformowaliśmy, że grafen jest... najszybciej obracającym się znanym obiektem, gdyż jego fragment może kręcić się z prędkością miliona obrotów na sekundę, a to dopiero początek jego możliwości.

W najbliższym czasie z pewnością będziemy mogli przeczytać kolejne doniesienia o niezwykłym grafenie, a w nadchodzących latach zobaczymy, jak grafen zmienia otaczającą nas rzeczywistość.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Powyżej tak czerwono,jakby KW była oficjalnym sponsorem grafenu  :)

( nawet sprawdzanie pisowni w edytorze forum podkreśla mi grafen czerwono  :D )

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zasłużenie, należało im się bo ostatnio mam dziwne przeświadczenie, że Nobel na psy schodzi, zwłaszcza jak Obama dostał Pokojowego, przynajmniej w teorii bo jakby nie był czarny tylko biały to dostałby fige z makiem :) Rasiści...

Share this post


Link to post
Share on other sites

BTW

  Obama dostał Pokojowego,

fakt,że Afroamerykanin został prezydentem USA jest cudem na miarę Nobla (ok.za cuda Nobla nie przyznają  :) ), ale dla obywateli tego kraju. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nobel za pojedynczą "odkrycie" jedno atomowej warstwy grafitu...

Skoro jednak i Obama dostał Nobla, to czemu ja się dziwię...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chińscy naukowcy uzyskali wysokiej jakości piankę grafenową z gazów odpadowych pochodzących z pirolizy odpadów organicznych. Chińczycy twierdzą, że ich metoda jest tańsza i bardziej przyjazna dla środowiska niż dotychczasowe sposoby wytwarzania pianki.
      Jak zapewnia Hong Jiang z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologi w Hefei, wyprodukowany materiał jest strukturalnie podobny do pianek grafenowych uzyskiwanych standardowymi metodami. Wykazuje on też podobne właściwości elektryczne i oraz równie dobrze absorbuje ciecze takie jak benzen czy parafina.
      Pianki grafenowe to trójwymiarowe wersje płaskich dwuwymiarowych płacht grafenu. Są one wytrzymałem, charakteryzują się dużym przewodnictwem elektrycznym, świetnie przewodzą ciepło. Mają wiele potencjalnych zastosowań. Mogą być używane do przechowywania energii, oczyszczania środowiska, przydadzą się chemikom, sprawdzą w roli bioczujników.
      Zwykle produkuje się je metodą osadzania z fazy gazowej. W metodzie tej gaz zawierający węgiel – np. metan – jest wprowadzany do podgrzanego metalowego substratu, zwykle jest nim pianka aluminiowa lub miedziana. Gdy gaz wchodzi w kontakt z substratem, dochodzi do osadzania się atomów węgla. Po zakończeniu reakcji metal jest wytrawiany i pozostaje grafenowa pianka.
      Osadzanie z fazy gazowej to metoda kosztowna, która wymaga użycia dużych ilości gazu. Dlatego też Jiang i jego zespół postanowili wykorzystać bogate w węgiel gazy z biorafinerii. W tego typu zakładach odpady organiczne są podgrzewane bez dostępu tlenu do temperatury 500 stopni Celsjusza lub wyższej. W procesie pirolizy powstaje biopaliwo.
      Chińczycy wykorzystali dwa składniki roślinne – sproszkowaną celulozę i sproszkowaną ligninę – które poddano pirolizie w temperaturze 800 stopni Celsjusza. Powstałe gazy zostały przefiltrowane, dzięki czemu oddzielono gazy o dużych molekułach. Następnie gazy o drobnych molekułach skierowano do komory osadzania z fazy gazowej, w której znajdowała się pianka aluminiowa. Uzyskany produkt przebadano za pomocą spektroskopii ramanowskiej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Są dobrej jakości, nie widać w nich oczywistych defektów, mówi Jiang.
      Oczywiście sproszkowana celuloza i lignina są dalekie od standardowych odpadów organicznych. Dlatego też w kolejny etapie badań naukowcy wykorzystali słomę i trociny. Wyprodukowana z nich pianka grafenowa była nieco gorszej jakości niż ta z celulozy i ligniny. Jednak oba rodzaje miały jednorodną strukturę i świetne właściwości w zastosowaniach środowiskowych oraz do przechowywania energii. Zdaniem Jianga najlepszymi odpadami do produkcji pianek będą te zawierające dużo ligniny, celulozy i hemicelulozy. Jednak użyć można też innych materiałów. Oczywiście różne dodatki znajdujące się w takich odpadach wpłyną na skład pianki. Na przykład jeśli w odpadach będzie znajdowało się dużo azotu i siarki, to pierwiastki te mogą trafić też do pianki, wyjaśnia uczony.
      Edward Randviir z Manchester Metropolitan University, który nie brał udziału w opisywanych badaniach, mówi, że zwykle pianki grafenowe produkuje się za paliw kopalnych lub z czystego grafitu. Warto poszukać alternatyw dla tych materiałów, a Jiang i jego ludzie wykazali, że produkcja grafenu z biomasy jest możliwa. Jest też bardziej przyjazna środowisku i tańsza niż inne metody. Ten drugi element może jednak ulec zmianie. Grafen jest obecnie drogi, gdyż nie istnieją metody produkowania go na masową skalę. Jeśli się to zmieni, cena grafenu powinna spaść.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Inżynierowie z University of Illinois pogodzili ekspertów, którzy nie mogli dotychczas dojść do porozumienia, co do właściwości grafenu odnośnie jego zginania. Dzięki połączeniu eksperymentów z modelowaniem komputerowym określili, ile energii potrzeba do zgięcia wielowarstwowego grafenu i stwierdzili, że wszyscy badacze, którzy uzyskiwali sprzeczne wyniki... mieli rację.
      Większość badań nad grafenem skupia się na zbudowaniu z niego przyszłych urządzeń elektronicznych. Jednak wiele technologii przyszłości, jak elastyczna elektronika, czy miniaturowe niewidoczne gołym okiem roboty, wymagają zrozumienia nie tylko właściwości elektrycznych, ale i mechanicznych grafenu. Musimy się dowiedzieć przede wszystkim, jak materiał ten rozciąga się i zgina.
      Sztywność materiału to jedna z jego podstawowych właściwości mechanicznych. Mimo tego, że badamy grafen od dwóch dekad, wciąż niewiele wiemy na temat tej jego właściwości. A dzieje się tak, gdyż badania różnych grup naukowych dawały wyniki, różniące sie od siebie o całe rzędy wielkości, mówi współautor najnowszych badań, Edmund Han.
      Naukowcy z Illinois odkryli, dlaczego autorzy wcześniejszych badań uzyskiwali tak sprzeczne wyniki. Zginali grafen albo w niewielkim albo w dużym stopniu. Odkryliśmy, że w sytuacjach tych grafen zachowuje się odmienne. Gdy tylko trochę zginasz wielowarstwowy grafen, to zachowuje się on jak sztywna płyta, jak kawałek drewna. Jeśli jednak zegniesz go mocno, zaczyna zachowywać się jak ryza papieru, poszczególne warstwy atomów ślizgają się po sobie, wyjaśnia Jaehyung Yu.
      Ekscytujące jest to, że mimo iż wszyscy uzyskiwali odmienne wyniki, to wszyscy mieli rację. Każda z grup mierzyła coś innego. Opracowaliśmy model, który wyjaśnia wszystkie różnice poprzez pokazanie, jak się one mają do siebie w zależności od kąta wygięcia grafenu, mówi profesor Arend van der Zande.
      Naukowcy stworzyli własne płachty wielowarstwowego grafenu i poddawali je badaniom oraz modelowaniu komputerowemu. W tej prostej strukturze istnieją dwa rodzaje sił zaangażowanych w zginanie grafenu. Adhezja, czyli przyciąganie atomów na powierzchni, próbuje ściągnąć materiał w dół. Im jest on sztywniejszy, tym większy opór stawia adhezji. Wszelkie informacje na temat sztywności materiału są zakodowane w kształcie, jaki przybiera on na poziomie atomowym podczas zginania, dodaje profesor Pinshane Huang. Naukowcy szczegółowo kontrolowali, w jaki sposób materiał się zgina i jak w tym czasie zmieniają się jego właściwości.
      Jako, że badaliśmy różne kąty wygięcia, mogliśmy zaobserwować przejście z jednego stanu, w drugi. Ze sztywnego w giętki, ze sztywnej płyty do zachowania ryzy papieru, stwierdza profesor Elif Ertekin, który był odpowiedzialny za modelowanie komputerowe. Najpierw stworzyliśmy modele komputerowe na poziomie atomowym. Wykazały one, że poszczególne warstwy będą ślizgały się po sobie. Gdy już to wiedzieliśmy, przeprowadziliśmy eksperymenty z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego, by potwierdzić występowanie tego zjawiska". Okazuje się więc, że im bardziej grafen zostaje wygięty, tym bardziej elastyczny się staje.
      Badania te mają olbrzymie znaczenie np. dla stworzenia w przyszłości urządzeń, które będą na tyle małe i elastyczne, by mogły wchodzić w interakcje z komórkami czy materiałem biologicznym.
      Komórki mogą zmieniać kształt i reagować na sygnały ze środowiska. Jeśli chcemy stworzyć mikroroboty czy systemy o właściwościach systemów biologicznych, potrzebujemy elektroniki, która będzie w stanie zmieniać kształt i będzie bardzo miękka.  Możemy wykorzystać fakt, że poszczególne warstwy wielowarstwowego grafenu ślizgają się po sobie, dzięki czemu materiał ten jest o rzędy wielkości bardziej miękki niż standardowe materiały o tej samej grubości, wyjaśnia van der Zande.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tegoroczne Nagrody Nobla z dziedziny fizyki zostały przyznane za wkład w zrozumienie ewolucji wszechświata i miejsca Ziemi w kosmosie. Otrzymali je James Peebles za teoretyczne odkrycia w dziedzinie kosmologii fizycznej oraz Michel Mayor i Didier Queloz za odkrycie egzoplanety krążącej wokół gwiazdy typu Słońca.
      James Peebles to Kanadyjczyk pracujący obecnie na Princeton University. Michel Mayor jest Szwajcarem, pracuje na Uniwersytecie w Genewie. Podobnie zresztą jak Didier Queloz, który dodatkowo zatrudniony jest na Cambridge University.
      Profesor Peebles, odpowiadając podczas konferencji prasowej na pytanie o możliwość istnienia życia na innych planetach, stwierdził: Ironią jest, że możemy być pewni, że istnieje wiele planet zdolnych do podtrzymania życia [...], ironią jest, że mamy wizję życia na innych planetach, ale możemy być pewni, że nigdy nie zobaczymy tych form życia, tych planet. To pokazuje, jak wielkie są możliwości i jak wielkie są ograniczenia nauki, powiedział noblista.
      Niestety, wbrew naszym oczekiwaniom, tegorocznym laureatem nie został profesor Artur Ekert, o którego szansach na nagrodę informowaliśmy wczoraj.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jutro w Sztokholmie zostanie ogłoszony laureat tegorocznej Nagrody Nobla z fizyki. Wśród kandydatów do tego wyróżnienia znajduje się Polak, profesor Artur Ekert z Uniwersytetu Oksfordzkiego.
      Jak poinformowała szwedzka agencja informacyjna TT, powołując się na rankingi cytowań amerykańskiej firmy Clarivate Analytics, Ekert miałby być branym pod uwagę ze względu na dużą liczbę cytowań jego prac. Ponadto przemawiają za nim jego badania nad technologiami informatycznymi, w tym nad kryptografią kwantową.
      Artur Ekert urodził się 1961 roku we Wrocławiu. Studiował fizykę na Uniwersytecie Jagiellońskim i Uniwersytecie Oksfordzim. W latach 1987-1991 był doktorantem na Oksfordzie, gdzie studiował pod kierunkiem wybitnego fizyka Davida Deutscha, twórcy pierwszego kwantowego algorytmu obliczeniowego. W swojej pracy doktorskiej Ekert pokazał, jak można wykorzystać splątanie kwantowe do zabezpieczenia informacji.
      Po ukończeniu studiów doktoranckich Ekert został na Uniwersytecie Oksfordzkim, gdzie był założycielem grupy naukowej, która z czasem przekształciła się w Centre for Quantum Computation. Jest profesorem fizyki na Uniwersytecie Oksfordzkim oraz profesorem honorowym na Narodowym Uniwersytecie Singapurskim. Jest laureatem Medalu Maxwella przyznawanego przez Institute of Physics, Medalu Hughesa przyznawanego przez Royal Society oraz Nagrody Kartezjusza Unii Europejskiej.
      Uczony specjalizuje się w przetwarzaniu informacji w systemach kwantowo-mechanicznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej wykorzystują tlenek grafenu i związki grafenopochodne do opracowania nowych materiałów zabezpieczających przed promieniowaniem podczerwonym. Projekt IR-GRAPH realizowali ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
      Chcemy, żeby nasze materiały stanowiły barierę zarówno przed wpuszczaniem, jak i wypuszczaniem ciepła – mówi kierująca pracami dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka. To kompozyty. Tworzymy je na bazie polimerów, obecnie dwóch rodzajów. Jako napełniacz stosujemy materiały grafenowe z dodatkiem tlenków metali, np. tlenku tytanu.
      Takie połączenie gwarantuje skuteczne ekranowanie. Materiały grafenowe są dodawane w celu pochłonięcia promieniowania, a tlenki metali mają za zadanie je rozpraszać – wyjaśnia badaczka.
      Konkurencyjny materiał
      Na rynku są już dostępne np. folie na okna, które chronią przed promieniowaniem. Materiały opracowywane przez naukowców z Politechniki Warszawskiej mogą być jednak dla nich konkurencją. Żeby obniżyć temperaturę o kilka stopni Celsjusza, dodaje się tam około 5% napełniacza – tłumaczy dr Mazurkiewicz-Pawlicka. My podobne wyniki uzyskujemy przy dodaniu 0,1% napełniacza, czyli 50 razy mniej.
      Na razie zespół skupia się jednak na samych materiałach, a nie konkretnych aplikacjach. Choć nietrudno wskazać potencjalne zastosowania, takie jak właśnie okna, ale też elewacje, a nawet tkaniny. Zimą takie materiały chroniłyby przed utratą ciepła, a latem przed nadmiernym nagrzaniem.
      W przypadku budynków czy pojazdów mogłaby to być pewna alternatywa dla powszechnie dzisiaj stosowanej klimatyzacji. Jej używanie pochłania przecież mnóstwo energii. Im bardziej chcemy zmienić temperaturę w stosunku do tej naturalnej dla danego pomieszczenia, tym więcej energii potrzeba. Każde mniej energochłonne wsparcie oznaczałoby oszczędności w budżecie i korzyść dla środowiska.
      Patrząc w przyszłość
      Nasi naukowcy przeprowadzili badania krótkoterminowe. Ich wyniki są obiecujące, ale wiele kwestii wymaga jeszcze dokładniejszego sprawdzenia, m.in. zachowanie polimerów w promieniowaniu UV, podwyższonej temperaturze czy zmienionej wilgotności. Ważne jest przetestowanie dotychczasowych rozwiązań zarówno w różnych warunkach, jak i w dłuższym czasie. Badania takie można przeprowadzić przy użyciu komory klimatycznej, do której na kilka tygodni można wstawić próbkę materiału i ją obserwować.
      Na przykład żeby wykorzystać nasze materiały w folii na okna musimy popracować nad barwą, bo obecna, w odcieniach szarości, ogranicza widzialność – mówi dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Chcemy też znaleźć nowe polimery, które mogłyby zostać użyte jako osnowa w naszych materiałach.
      Współpraca
      Zespół dr Mazurkiewicz-Pawlickiej tworzyli dr hab. Leszek Stobiński, dr Artur Małolepszy oraz grupa studentów wykonujących w ramach projektu prace inżynierskie i magisterskie. Swoją cegiełkę dołożyli też członkowie Koła Naukowego Inżynierii Chemicznej i Procesowej. Zrobili urządzenie, które mierzy efektywność naszych folii – opowiada dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Składa się z lampy emitującej promieniowanie podczerwone i czujnika, który mierzy, o ile stopni udało się obniżyć temperaturę.
      W ramach IR-GRAPH naukowcy z PW ściśle współpracowali z Tatung University na Tajwanie. Korzystali także ze wsparcia Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Prof. Dariusz Wasik, Dziekan Wydziału i dr hab. Andrzej Witowski są specjalistami w fizyce ciała stałego i wykonali dla nas pomiary spektrometryczne – mówi dr Mazurkiewicz-Pawlicka.
      Dlaczego ekranować podczerwień?
      Grafen kojarzony jest przede wszystkim z zastosowaniami w elektronice i automatyce. Wykorzystanie go do ekranowania promieniowania nie jest jeszcze tak rozpowszechnione. Są doniesienia literaturowe, że grafen ekranuje promieniowanie elektromagnetyczne – opowiada dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Jest to szeroko badane pod kątem promieniowania mikrofalowego, a ostatnio też terahercowego, głównie w zastosowaniach militarnych. Pomyśleliśmy, żeby sprawdzić właściwości grafenu dla promieniowania podczerwonego, bo na ten temat wiadomo niewiele.
      Promieniowanie podczerwone charakteryzuje się długością fal między 780 nanometrów a 1 milimetr. Wspólnie ze światłem widzialnym i promieniowaniem UV tworzy spektrum promieniowania słonecznego. W nadmiarze ma ono negatywny wpływ na naszą skórę. A aż około 50% tego promieniowania, które dociera do powierzchni Ziemi, stanowi właśnie podczerwień (odczuwana w postaci ciepła). Dlatego tak ważne jest jej ekranowanie.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...