Odkrivanje lastnosti grafena in sorodnih čudežnih materialov so mediji že poimenovali nova zlata mrzlica. Raziskovalni laboratoriji po vsem svetu skušajo izdelati snovi, iz katerih bo mogoče sestavljati učinkovitejše komunikacijske naprave ali varnejša in obstojnejša oblačila, s katerimi bo po potrebi mogoče doseči nevidnost ali (zgolj) nadomestiti plastiko. Ljudem naj bi ti materiali izboljšali življenje, njihovim odkriteljem pa prinesli bajno bogastvo.
Pot do nevidnosti
Raziskovalna mrzlica ni nova. Vse od kamene dobe so ljudje iskali snovi, ki bi jih bilo lažje oblikovati, ki bi bile trdnejše, a hkrati lahkotnejše, ki bi bile prosto dostopne in bi jih bilo mogoče uporabiti za mnogo različnih namenov. Ker tehnologija to omogoča, so današnji novi materiali pogosto sestavljeni iz različnih snovi, v njih pa so združene njihove dobre lastnosti. »Analogija izhaja iz armiranega betona (enega največjih odkritij 19. stoletja, op. p.),« pravi profesor Gvido Bratina z Univerze v Novi Gorici. »Išče se razmerje med prožnostjo in trdnostjo.«
Narava je v tem razmerju mojstrica. Znanstveniki natančno preučujejo naravne fenomene, kot je svila, ter skušajo posnemati njihove »čudežne« lastnosti. V časopisu Guardian so poleg grafena, na katerega znanstveniki največ stavijo, nedavno izpostavili še štiri druge materiale prihodnosti: pajkovo mrežo; metamateriale; kompozitno snov iz hitina (snovi, ki sestavlja oklepe žuželk ali rakov) in svile, imenovano shrilk, ter stanen, po grafenu zgledujočo se strukturo iz kositra. Pajkova mreža, podobna svili, je obenem trdna in prožna, pri sobni temperaturi jo je mogoče uvijati tisočkrat učinkoviteje od plastike, ki jo je treba segreti in nato spet ohladiti, pišejo v Guardianu. Raziskovalci poskušajo z različnimi metodami posnemati lastnosti pajkovih mrež. Metamateriali znanstvenikom omogočajo, da nadzorujejo, kako se elektroni v njih odzivajo na svetlobo ali elektromagnetno valovanje. Pri tem je mogoče oddajanje energije nadzorovati do te mere, da bo kmalu mogoče govoriti o plaščih nevidnosti. Shrilk je snov, ki se zgleduje po oklepih žuželk in rakov. Tako so znanstveniki drobce oklepov kozic združili s svilnimi vlakni in nastala je snov, ki je – glede na vsebnost vode – poljubno trdna ali prožna. Obenem pa je tudi biorazgradljiva in raziskovalci z inštituta Wyss na Univerzi v Harvardu pravijo, da je shrilk lahko okolju prijazno nadomestilo za plastiko. Iz njega bi denimo lahko izdelovali vrečke za smeti. Stanen pa je poleg grafena pomemben predvsem zaradi zelo dobrih elektroprevodnih lastnosti. V računalnikih bi lahko nasledil bakrene povezave. Ker je mreža stanena debela zgolj za debelino atoma, se ne bi segrevala, zato bi se lahko računalniki zelo pomanjšali.
Grafen v Novi Gorici
Električna prevodnost preučevanih snovi je ključna za razvoj novih naprav. V novogoriškem laboratoriju za fiziko organskih snovi, ki ga vodi profesor Bratina, preučujejo električno prevodnost grafena. Ta snov velja v znanstvenih krogih za najobetavnejši material, saj je tanek, lahek, prožen, trden, zdrži lahko visoke temperature in ima dobre električnoprevodne lastnosti. Z njegovo pomočjo naj bi nekoč denimo izdelovali gibljive zaslone mobilnih telefonov ter komunikacijske naprave, ki bi bile všite v oblačila. »Nas pa še najbolj najbolj zanima transport električnega naboja v grafenu,« pravi Bratina. »Pri tem sodelujemo z nemškim Inštitutom Maxa Plancka, od koder nam pošiljajo posebne nanografenske trakove, s katerimi dosegamo boljše elektrotransportne lastnosti.« Bratina napoveduje, da bodo na osnovi teh raziskav kot uporaben proizvod kmalu nastale sončne celice. Pri tem računajo tudi na financiranje iz programa Graphene Flagship, ki ga je za desetletno obdobje uvedla evropska komisija. Za preučevanje lastnosti grafena bo evropskim raziskovalcem namenjena milijarda evrov, s čimer naj bi Evropska unija lahko držala korak z ameriškimi in azijskimi konkurenti.
Grafen, zgolj za debelino atoma debelo mrežo ogljikovih atomov, sta odkrila Andre Geim in Konstantin Novoselov z Univerze v Manchestru. Za odkritje sta leta 2010 prejela Nobelovo nagrado. Fizikalne lastnosti grafena so bile doslej relativno dobro preiskane, kemične, mehanske, magnetne in druge lastnosti pa so še neraziskan teritorij, so sporočili iz Evropske znanstvene fundacije (ESF), ki vodi štiriletni program Eurografen. »Sadeži, ki so bili najbližji tlom, so že pobrani,« je znanstveno tekmovanje na novem področju s citiranjem Nobelovega nagrajenca Andrea K. Geima orisal profesor Bratina. »Naslednji izziv je, kako grafen izdelovati v kratkem času in v dovolj velikih količinah, ne da bi pri tem nastajale napake v strukturi.« Za zdaj namreč tehnologija še ni dovolj izpopolnjena, da »kristalografskih« napak v proizvodnji grafena ne bi bilo.
