הגראפין , אחת ההמצאות הטכנולוגיות החשובות שישנו את חיינו בעתיד

9193

הוא חזק מפלדה, קל מנוצה וגמיש כמו סוכריית טופי. האיחוד האירופי, נוקיה, יבמ וסמסונג משקיעים יותר ממיליארד דולר בפיתוח גראפין, חומר כימי חדש שעתיד להוביל מהפכה טכנולוגית.

גראפין, צורה של פחמן שהתגלתה בעשור שעבר, ושנתלות בה תקוות רבות להתקדמות טכנולוגית.

גראפין, שזיכה את מגליו בפרס נובל ב-2010, הוא שכבה חד-אטומית של פחמן המסודרת בצורת כוורת משושים. הוא חזק יותר מיהלום, גמיש, שקוף, דוחה מים ומוליך מצוין של חום וחשמל, תכונות שמועידות לו מקום חשוב בעולם הטכנולוגי של מחר.

מי שאחראי לתסריט הפנטזיה של העולם הנפלא הזה אינו סטיבן ספילברג או ג’ורג’ לוקאס, אלא צמד פיזיקאים רוסים מאוניברסיטת מנצ’סטר באנגליה, אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב, שכבר לפני קרוב לעשור הצליחו ליצור חומר כימי חדש ומהפכני בשם גראפין (Graphene). הם עשו זאת לאחר שערבבו באופן לא מאוד מורכב דגימות של המינרל גרפיט – המילוי השחור שבעיפרון – עם פיסות של סרט הדבקה. ההמצאה ההיסטורית שלהם זכתה להכרה כשקיבלו פרס נובל בפיזיקה ב-2010.

גראפין עשוי רשת של אטומי פחמן במבנה משושה – כמו בכוורת דבורים – ויש לו תכונות חסרות תקדים: הוא הדק ביותר מבין החומרים הכימיים בעולם – נדרשות 3 מיליון שכבות אטומים של גראפין כדי ליצור עובי השווה לקצה חוד של עיפרון. הוא החומר החזק ביותר יחסית למשקלו – חזק פי 200 מפלדה וחזק אף מיהלום. בנוסף, הוא גמיש לגמרי ושקוף כמעט לחלוטין. הוא מוליך חשמל וחום מהר יותר מכל חומר אחר ואינו מאפשר לאף חומר אחר לחדור אותו מלבד מים.

Graphene_2683650b

חנינה לחוק מור?

כיוון הנדסי אחד ראוי לאזכור מיוחד: אלקטרוניקה מבוססת גרפן. הדגשנו שנושאי המטען בגרפן נעים במהירות גבוהה ומאבדים, באופן יחסי, מעט אנרגיה בפיזור או בהתנגשות עם אטומים בסריג. התכונה הזאת אמורה לאפשר בניית רכיבים המכונים טרנזיסטורים בליסטיים, התקנים בעלי תדירות גבוהה מאוד שיגיבו הרבה יותר מהר מן הטרנזיסטורים הקיימים.

יש אפשרות מעניינת עוד יותר: גרפן יוכל לסייע לתעשיות המיקרו-אלקטרוניקה להאריך את חייו של חוק מור. גורדון מור, חלוץ תעשיית האלקטרוניקה, קבע לפני כ-40 שנה שמספר הטרנזיסטורים שאפשר לדחוס לתוך שטח נתון מכפיל את עצמו בכל 18 חודשים בערך. הסוף הבלתי נמנע של המזעור המתמשך הזה הוכרז בטרם עת כבר פעמים רבות. היציבות והמוליכות החשמלית של גרפן, הראויות לציון אפילו בקני מידה ננומטריים, יכולות לאפשר ייצור של טרנזיסטורים יחידים הקצרים במידה ניכרת מעשרה ננומטרים, ואולי אפילו קטנים כמו טבעת בנזן יחידה. בטווח הארוך אפשר לדמיין מערכת שלמה של מעגלים משולבים החצובה מיריעת גרפן יחידה.

הנורה הזעירה הבנוייה מגראפין

שימושים אפשריים לנורה הזעירה  הבנוייה מגראפין נמצאים בתחום המחשוב והתקשורת האופטיים וכרכיב הבסיסי בבניית צגים דקים, גמישים ושקופים שצפויים לחולל מהפכה בעולמות הסמארטפון והטלוויזיה. המדענים אף גילו שבזכות השקיפות של הגראפין הם יכולים לשנות בקלות את תדירות האור המופק מהנורה, וכך להגדיל משמעותית את רוחב הפס הפוטנציאלי שלה כמשדר של אותות אלקטרומגנטיים.

Graphen 2

המכוניות בעתיד יהיו בנויות מגראפין

גראפין, ושנוצר מיריעות של מבני פחם מורכבים בעובי של אטום בודד, הם לא רק פיתרון חדש למוליכות חשמלית שיכול, ויחליף בסופו של דבר את הסיליקון בייצור מעבדי מחשב – אלא גם פיתרון מסעיר למוליכות חום ועמידות, כך שהצפי הוא שהטרגדיה שבפצועים והרוגים תחלוף מהעולם, גם פציעות אפשריות של תאונות בין מכוניות והחומרים הסופגים שמהם ייצרו מכוניות, הפגיעות, גם אם יתרחשו, לא יהיו קטלניות.

מקורות המידע

הכירו את הנורה הקטנה בעולם בעובי של אטומים בודדים

איך ייראו החיים בשנת 2050 ?

גראפין: החומר שירכיב את המהפכה הטכנולוגית הבאה

ארץ הפלאות של הפחמן מאת חתן פרס נובל לפיזיקה 2010 אנדרה גיים ופיליפ קים

Samsung researchers claim graphene breakthrough

· ·

כתוב תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *