science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

De wonderen van grafeen tentoongesteld

grafeen, ontdekt in 2004 aan de Universiteit van Manchester door professor Andre Geim en professor Kostya Novoselov, is een van 's werelds meest veelzijdige materialen, en wordt al gebruikt in uiteenlopende toepassingen zoals aanraakschermen, transistors en vliegtuigvleugels.

Onderzoekers van de universiteit presenteren het enorme potentieel van het wondermateriaal op de jaarlijkse Summer Science Exhibition van de Royal Society, die vandaag (5 juli 2010) van start gaat.

Het display is bedoeld om het opmerkelijke verhaal van de ontdekking van grafeen te vertellen, en hoe de professoren Geim en Novoselov de volle betekenis van hun werk beseften - met als hoogtepunt de toekenning van de Nobelprijs voor de natuurkunde in 2010.

Het paar, die al meer dan een decennium samenwerken sinds professor Novoselov de PHD-student van professor Geim was, wijdden vroeger elke vrijdagavond aan 'out of the box'-experimenten die niet direct verband hielden met hun belangrijkste onderzoeksthema's.

een vrijdag, ze gebruikten plakband om lagen koolstof van een stuk grafiet af te pellen, en bleven over met een enkel atoom dik, tweedimensionale film van koolstof - grafeen.

Bezoekers krijgen de kans om te leren hoe een tweedimensionaal materiaal eruit ziet met behulp van eenvoudige modellen, en om zelf grafeen te maken.

In een interactief scherm genaamd de Virtual Microscope kunnen bezoekers echte afbeeldingen van grafeen zien, oorspronkelijk verkregen in een van 's werelds meest geavanceerde transmissie-elektronenmicroscopen (TEM), de Daresbury SuperSTEM.

De hoge vergrotingen die in dit instrument kunnen worden bereikt, maken directe observatie van het atoomrooster van grafeen mogelijk, in perfecte staat, maar ook met defecten en vreemde atomen, onbedoeld of opzettelijk geïntroduceerd. De SuperSTEM-afbeeldingen zijn in de virtuele microscoop geïmplementeerd op een manier die het mogelijk maakt om in te zoomen op interessegebieden, zoals in het echte instrument.

Het materiaal, die lijkt op een "kippengaas"-achtige structuur en waarvan eerder werd gedacht dat het onstabiel was in zijn vrije vorm, is heel sterk, transparant en zeer geleidend.

Veel van zijn eigenschappen zijn uniek of veruit superieur aan die van andere materialen, die het zo'n opwindend nieuw materiaal maken om te bestuderen.

Ladingsdragers in grafeen lijken geen massa te hebben en kunnen zeer grote afstanden afleggen zonder verstrooid te worden. Dit maakt het een goede proeftuin voor interessante kwantumeffecten en geeft het veel toepassingen voor snelle elektronica. Het is extreem transparant en omdat het zo'n goede elektrische geleider is, is het een ideale transparante elektrode in LCD-schermen en zonnecellen.

De onderzoekers hebben ook gassensoren gemaakt van grafeen dat meerdere malen kleiner is dan de breedte van een haar en zo gevoelig dat ze kunnen detecteren wanneer er een enkel gasmolecuul op aanwezig is.

Het vormt een extreem sterk ondersteunend membraan voor het observeren van biologische moleculen in een transmissie-elektronenmicroscoop en is zo elektronentransparant dat zelfs individuele metaalatomen op het oppervlak kunnen worden gezien, die bezoekers zelf kunnen ervaren in de virtuele TEM. Het is het sterkste materiaal dat tot nu toe is gevonden, waarmee ultrasterke, geleidende composietmaterialen.

De tentoonstelling zal ook vermakelijke en educatieve iPad-games bevatten, die ook kan worden gedownload voor iOS- en Android-apparaten vanuit hun respectievelijke app-winkels.

Een van de exposanten, Dokter Ernie Hill, zei:"Dit is een geweldige kans voor ons om een ​​deel van ons baanbrekende werk aan het grote publiek te presenteren op een naar we hopen interessante en vermakelijke manier.

"Het verhaal over hoe Andre en Kostya dit opmerkelijke materiaal produceerden, is inspirerend voor elke jongere die onderzoek wil doen als een carrière en voor iedereen die geïnteresseerd is in wetenschappelijke ontdekkingen."

De wetenschappers zullen aanwezig zijn op de tentoonstelling die loopt van 5 juli tot 10 juli, bezoekers door het onderzoek te praten.