De Nobelprijs voor natuurkunde gaat naar Andre Geim en Konstantin Novoselov, beide in Rusland geboren natuurkundigen werken nu aan de Universiteit van Manchester in het VK, voor hun ontdekking van grafeen.

Grafeen is een plaatachtige substantie gemaakt van koolstofatomen die aan elkaar zijn gebonden in een herhalend hexagonaal patroon. Het is het eerste in wezen tweedimensionale materiaal dat ooit is gemaakt.

Het dunste stukje materie ter wereld zijn, is slechts een van de vele superlatieven die op grafeen kunnen worden toegepast. Het is ook het sterkste materiaal dat bekend is, ongeveer 100 keer sterker dan staal. Omdat een plaat grafeen maar één atoom dik is, het is ook transparant, en kan daarom een ​​rol spelen bij de ontwikkeling van toekomstige elektronische displays.

Enkele van de meest interessante kenmerken van het materiaal, vanuit het oogpunt van toekomstige toepassingen, te maken hebben met zijn elektrische eigenschappen. Elektriciteit stroomt snel door grafeen en zonder onderweg veel energie te verliezen. Dit, in combinatie met het feit dat het relatief eenvoudig te fabriceren is, maakt grafeen een kandidaat voor het vervangen of verbeteren van de geïntegreerde schakelingen die onze computers tegenwoordig vullen. Deze schakelingen zijn vaak opgebouwd rond kleine geëtste stukjes silicium die miljarden transistors bevatten, die elk kunnen werken als een schakelaar die in een AAN- of UIT-positie staat of, alternatief, kan worden ingesteld als een 0 of een 1 in de binaire logica die door computers wordt gebruikt om informatie op te slaan en te verwerken. Grafeenchips zijn mogelijk goedkoper, sneller, en gemakkelijker te fabriceren dan siliciumchips.

Een ding dat het gebruik van grafeen in elektronica vertraagt, is dat het misschien een te goede geleider van elektriciteit is. Om als schakelaar te fungeren, moet een transistor snel aan- en uitgezet worden. De halfgeleidende materialen die normaal in transistors worden gebruikt, zijn, door hun aard, halverwege tussen geleidende en niet-geleidende elektriciteit. Dat is, door de invoer van een heel klein signaal kunnen ze een elektrische stroom doorlaten (de AAN-positie aangeven) of niet doorlaten (de UIT-positie). puur grafeen, vooral een goede dirigent zijn, kan niet worden in- en uitgeschakeld. Echter, Geim en vele andere wetenschappers geloven dat grafeen kan worden aangepast om dit probleem op te lossen.

Een nuchtere ontdekking

Geim en Novoselov en hun collega's ontdekten grafeen op een heel bescheiden manier. Ze namen een stukje plakband en haalden het over een stuk grafiet, hetzelfde spul dat in potloden wordt gebruikt. De tape verwijderde koolstofvlokken die vele lagen dik waren. Maar door herhaald gebruik van de tape, dunnere en dunnere vlokken kunnen worden geproduceerd, waaronder enkele die uiteindelijk maar een enkele laag dik waren. Microscopische foto's bevestigden wat het menselijk oog niet kon zien.

Grafeen wordt soms vergeleken met koolstofnanobuisjes, in wezen stukjes grafeen opgerold in een strovorm. Beide zijn zeer goede geleiders van warmte en elektriciteit. Beide zijn behoorlijk sterk.

"Grafeen is de fundamentele basis van alle koolstofnanostructuren, inclusief koolstof nanobuisjes, fullerenen, en nog veel meer en is al vele jaren de heilige graal voor de onderzoeksgemeenschap, " zei Mildred Dresselhaus, een natuurkundige aan het MIT en een expert op het gebied van deze verschillende vormen van koolstof. "Het is geweldig dat Geim en Novoselov nu deze prachtige prijs hebben ontvangen voor het idee om op een eenvoudige manier grafeen te produceren en voor het ontwikkelen van prachtige fysica op basis van dit materiaal."

De koning van Zweden zal de prijs in december aan Geim en Novoselov toekennen tijdens een ceremonie in Stockholm.

In een ongebruikelijke voetnoot bij de aankondiging van vandaag, Andre Geim is een van de weinige wetenschappers die zowel een Nobelprijs als een Ig-Nobelprijs bezit. De Ig-Nobels zijn een soort anti-Nobelprijs; ze worden deels als grap uitgereikt en deels om mensen aan het denken te zetten. Geim won in 2000 een Ig-Nobel voor het laten zweven van kikkers met behulp van magnetische velden. Dit werk was niet nep, gewoon vreemd.

In de tussentijd, Geim en andere onderzoekers verwachten nog tal van andere toepassingen voor grafeen te vinden. Naast gebruik in bouwmaterialen of elektronica, grafeen zou kunnen ontstaan ​​als basis voor chemische sensoren en voor generatoren van terahertz-lichtbereik. Dit type straling, met frequenties van ongeveer een biljoen cycli per seconde, is wat moeilijk te produceren. Het kan belangrijk zijn als een nieuw beeldvormingsinstrument, aangezien menselijke lichamen op deze frequentie transparant zijn, waardoor dit soort lichtgolven nuttig zijn voor beveiligings- of medische scanmachines.