Grafen, kam se jenom podíváš  
Je to cool a uděláme z toho první poslední. Řeč je o grafenu, včelí plástvi podobné, pouhý jeden atom tlusté struktuře uhlíku. Většinou ale zůstává jen slibů, kdy se v běžném životě potkáme s praktickou aplikací?
Monokrystal grafenu vytvořený na plátku mědi. Obrázek byl pořízen tunelovým elektronovým mikroskopem.  (Kredit: Caltech Office of Strategic Communications / Nature Communications)
Monokrystal grafenu vytvořený na plátku mědi. Obrázek byl pořízen tunelovým elektronovým mikroskopem.  (Kredit: Caltech Office of Strategic Communications / Nature Communications)
Lepší a levnější výroba
Původně se grafen nacházel mezi běžným obyčejným grafitem. Když si dáte trochu práce, dokážete dostat něco málo grafenu z každé obyčejné tužky.  Jak se ukázalo, že je to velmi slibný materiál, začalo se s jeho výrobou různými způsoby, jako je například rozplétáni uhlíkových nanotrubiček. Nebo třeba metodou vakuového napařování při teplotě kolem 1000°C. Milimetr takto vyrobené grafenu není vůbec jednoduchá a tím pádem ani laciná záležitost, navíc vysoká teplota zanáší do grafenu strukturální poruchy.
Nai-Chang Yeh a David Boyd (Kredit: Lance Hayashida/Caltech Office of Strategic Communications)
Nai-Chang Yeh a David Boyd (Kredit: Lance Hayashida/Caltech Office of Strategic Communications)


Výzkumníci z Caltechu nyní přišli s postupem, jak celou výrobu zjednodušit a navíc ji provádět při pokojové teplotě. Původně to začalo jako zábava přes obědovou pauzu jednoho z vědců, Davida Boyda, který zkoušel zreprodukovat jeden z postupů, jak vyrobit grafen napařováním metanu na plátek mědi. Jednou spustil pokus a zazvonil telefon, než David domluvil, nechal běžet celý pokus podstatně déle, než obvykle a výsledek jej velmi překvapil. Jak sám říká, byl to „Aha“ moment, kdy si uvědomil, že na růst grafenu potřebuje velmi čistý povrch mědi, bez oxidů mědi na povrchu. A zároveň si uvědomil, že existuje stará, osvědčená metoda, jak ve vakuu zbavit měď potahu z oxidu. Elektrické pole vytvoří z vodíku z molekul metanu vodíkovou plazmu, která očistí povrch měděného plátku od oxidů a zároveň nějak nanese na očištěný povrch uhlík do grafenové struktury. A to vše za pokojové teploty a opět tak trochu díky náhodě, protože netěsnící ventily vpouštěly do komory více metanu, než Boyd zamýšlel.

 

Colin Bailey, Manchestr University
Colin Bailey, Manchestr University
Boyd se spojil s Mai Chang Yeh při dalším zkoumání svého objevu. Podařilo se jim zjistit, že vodíková plazma zřejmě reaguje se vzduchem v komoře a vytváří kyanové radikály, molekuly uhlíku a dusíků, zbavené elektronů. Tyto elektricky nabité molekuly potom reagují s nepravidelnostmi na povrchu měděného plátku a vytvářejí výsledný grafen. Vše za pokojové teploty, grafen obsahuje méně strukturálních poruch než při jiných způsobech výroby.
Na manchesterské universitě tento měsíc otevřeli Národní ústav grafenu. Vláda jeho vznik podpořila 38 miliony liber, dalších 23 milionů  poskytl Evropský fond pro regionální rozvoj.
Na manchesterské universitě tento měsíc otevřeli Národní ústav grafenu. Vláda jeho vznik podpořila 38 miliony liber, dalších 23 milionů poskytl Evropský fond pro regionální rozvoj.

Grafenové žárovky

Jak už bylo napsáno výše, má grafen celu řadu výhod. Jednou z nich je jeho použití při výrobě svítících diod (LED). Jak o tom nedávno informovala BBC, jde do sériové výroby stmívatelné svítidlo založené na vláknech LED diod obalených grafenem. Za výzkumem sotjí Universita v Manchesteru, projekt financovala kanadská společnost Graphene Lighting. Více prezidentem této společnosti je profesor Colin Bailey, který působí na manchestreské univerzitě. Svítidlo by mělo být cenově srovnatelné a možná i levnější než klasické LED žárovky a navíc slibuje o 10 % lepší účinnost, než je to u současných LED svítidel. Materiál má samozřejmě i další využití, ale konkrétně tyto žárovky by se měly objevit na trhu na počátku příštího roku. V této souvislosti je vhodné připomenout, že to bylo právě na univerzitě v Manchesteru, kde Andre Greim a Konstantin Novoselov v roce 2004 objevili grafen a poprávu za to získali Nobelovu cenu za fyziku.

 



Video: Grafenové žárovky by měly uspořit 10 % energie a být levnější, než ty ledkové.



Litografií elektronovým paprskem zhotovená mřížka s feromagnetickým grafenem. Hydrogenované plošky o magnetismus přicházejí. (Fhoto: U.S. Naval Research Laboratory) 
Litografií elektronovým paprskem zhotovená mřížka s feromagnetickým grafenem. Hydrogenované plošky o magnetismus přicházejí. (Fhoto: U.S. Naval Research Laboratory)

Magnetický grafen

Grafen se zkoumá už roky a to ze všech možných směrů. Jedním z nich jsou i magnetické vlastnosti této látky. Vědci z U.S. Naval Research Laboratory pod vedením Dr. Woo-Kyung Leeho dokázali vytvořit v grafenu magnetické domény. Ponořili grafén napařený na křemíkový čip do tekutého dusíku s příměsí lithia. Výsledkem bylo přidání vodíkových atomů na přesně specifikovaná místa grafenové struktury a tím vytvoření feromagnetických domén.

 

Pokud se ptáte, k čemu je to dobré, tak například by to mohlo miliónkrát zvětšit kapacitu pevných disků. Tohle představuje opravdovou výzvu Murphyho pravidlu, že čím větší disk, tím rychleji se zaplní. Na druhou stranu, nechtěl bych z tohoto disku odvádět OSE poplatky za kapacitu nosiče. Už teď jsou to desetikoruny, tak si to vynásobte miliónem. Ne, podobný disk u nás uplatnění určitě nenajde, tedy určitě ne legálně.




Literatura


http://www.caltech.edu/news/caltech-scientists-develop-cool-process-make-better-graphene-45961
http://www.bbc.com/news/science-environment-32100071
http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2015/nrl-researchers-pattern-magnetic-graphine

Autor: Martin Tůma
Datum: 13.04.2015 23:48
Tisk článku

Související články:

Grafen umožní taktovat procesory na terahertzových frekvencích     Autor: Stanislav Mihulka (12.09.2018)
Škodlivost grafenu     Autor: Josef Pazdera (28.08.2018)
Železná ruda boduje: Řady pozoruhodných 2D materiálů rozšířil hematen     Autor: Stanislav Mihulka (02.08.2018)
Ze „zlého“ CO2 vzácný materiál     Autor: Dagmar Gregorová (24.05.2018)
Nový biomateriál z celulózních nanovláken prolomil rekord v pevnosti     Autor: Stanislav Mihulka (11.05.2018)



Diskuze:

grafenová žárovka v BBC

Vít Ožana,2015-04-16 13:43:50

byla IMHO apríl

Odpovědět


Težko říct

Jenda Krynický,2015-04-21 17:16:29

http://optics.org/news/6/4/3

Odpovědět

Opravdu klasická ukázka

Pavel Krajtl,2015-04-15 17:38:31

k tomu výpalnému...

Opravdu klasická ukázka středověkosti principu výběru "desátek" za... co?

Myslím že je to jen jeden z mnoha ukazatelů toho, že "Středověk, aby se udržel ve středu, tak taky musí taku porád dopředu.."
Jak říkával Werich na prknech jejich (a Voskovcova-on byl licencionován)divadla v přestávkách Němé Barbory.
Ale co čekat od právnického (a advokátního), namísto Právního státu.

Odpovědět

To výpalné mě rozesmálo. :-)

Lvy Janáček,2015-04-15 13:25:32

No nic, jdu zase pracovat ať máme z čeho platit úřední šmejdy.

Odpovědět

bulvár

Jiří Gutman,2015-04-15 09:07:21

Toto je ukázka "technického bulváru", jaký bych zde nečekal. Například perla "...založené na vláknech LED diod obalených grafenem" ukazuje, že autor vůbec netuší, co toLED je a jak vypadá.

Odpovědět


opravdu?

Jenda Krynický,2015-04-21 17:05:17

The bulb doesn't use a regular filament like incandescent bulbs. It has a graphene-coated LED light shaped like a filament.

Read more: http://www.businessinsider.com/first-graphene-light-bulb-hits-stores-2015-3#ixzz3XxKru5bf

Tedy v překladu "(svítící baňka) nepoužívá normální rozžhavené vlákno jako žárovka. Místo toho má grafenem potažené LED světlo tvarované jako vlákno."

Odpovědět

Kdy už konečně budou jezdit automobily na

Josef Hrncirik,2015-04-14 06:51:44

feromagnetický vodík?

Odpovědět

účinnost

Jiří Švarc,2015-04-14 00:34:12

Ta o 10 % větší účinnost grafenových žárovek oproti LED je myšlena jak? Jako že dosáhnou někam k 350 lm/W? Nebo se to porovnává s nejlepšími komerčně dostupnými žárovkami lehce přes 100 lm/W, nebo snad se žárovkami s OBI se 45 lm/W?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace