Jak už jsme párkrát viděli, z grafenu, supertence uspořádaného uhlíku, který tvoří vrstvy o síle jediného atomu, lze vyrobit leccos. Teď se zdá, že by se grafen mohl uplatnit ve vývoji skvěle citlivých mikrofonů. Přišel s tím tým srbských vývojářů z Bělohradské univerzity, jejichž grafenový mikrofon je téměř 32krát citlivější, než standardní kvalitní mikrofony srovnatelné konstrukce.
Srbové zaměřili pozornost na kondenzátorové mikrofony. Tyto mikrofony pracují tak, že akustické kmity zaznamenávaného zvuku rozkmitávají membránu, která hraje roli jedné z elektrod kondenzátoru, zapojeného do elektrického obvodu. Když se změní poloha membrány, tak dojde ke změně kapacity kondenzátoru, která se následně převede na elektrický signál. Kondenzátorové mikrofony se v současnosti považují za jedny z nejkvalitnějších a používají je profesionálové v rozmanitých oborech.
Běžné kondenzátorové mikrofony mají membránu z kovu nebo pokovené plastové folie, a často v tom hraje roli nikl. Srbští badatelé nahradili membránu kondenzátorového mikrofonu za grafenovou a vytvořili tím mikrofon na bázi grafenu. Když grafenový mikrofon otestovali, tak se ukázalo, že jeho citlivost je oproti komerčně dostupným mikrofonům až o 15 decibelů vyšší, na frekvencích do 11 kHz. Vývoj grafenového mikrofonu a jeho parametry představili v jednom z nových odborných časopisů „2D Materials“.
Šéf výzkumu Marko Spasenović a jeho kolegové chtěli ukázat, že grafen může nalézt pohotové praktické uplatnění, i když ho lidé obvykle vnímají jako velmi čerstvou záležitost. Jak říká Spasenović, „vzhledem k tomu jak je lehký, pevný, a zároveň pružný, si grafen vyloženě říkal o využití v akustice“. Badatelé vytvořili grafenovou membránu z přibližně 60 jednoatomových vrstev grafenu na niklové fólii pomocí takzvané chemické depozice z plynné fáze (chemical vapour deposition, CVD) – chemického procesu, který se používá pro přípravu tenkých filmů.
Po úspěšných testech membrány o 60 vrstvách grafenu se Spasenović a spol. odvázali a nasimulovali si membránu ze 300 vrstev grafenu. Podle výsledků simulací by taková membrána měla zajistit fungování mikrofonu daleko do ultrazvukové oblasti. Spasenović je podle všeho spokojený a tvrdí, že grafenový mikrofon naplnil jejich představy. Teď se nejspíš se svými lidmi pustí do testování ultrazvukových grafenových mikrofonů.
Badatelé zdůrazňují, že ještě není dostupná průmyslová výroba, která by chrlila záplavu laciného grafenu. Než se tak stane, tak bude jejich grafenový mikrofon jenom prototypem, který dokazuje, že to jde. Pokrok v technologiích výroby grafenu ale naznačuje, že to nemusí trvat nijak zvlášť dlouho a grafenové mikrofony se objeví na trhu.
Video: Videoabstrakt 2D Materials
Video: Graphene: The Next Big (But Thin) Thing
Literatura
IOP Publishing 25. 11. 2015, 2D Materials 2: 045013, Wikipedia (Microphone).