Natuurkundigen van de Universiteit van Linköping hebben aangetoond dat een dosis waterstof of helium het 'supermateriaal' grafeen nog nuttiger kan maken.

Grafeen heeft hoge verwachtingen gewekt waarvan de extreme eigenschappen afhangen van het feit dat het uit een enkele laag koolstofatomen bestaat. De aantrekkingskrachten tussen de atomen zorgen er echter voor dat de platen naar elkaar toe worden getrokken. Een oplossing is om tussen de lagen atomaire waterstof toe te voegen.

Gepresenteerd in het vooraanstaande tijdschrift Fysieke beoordeling A , de berekeningen van de onderzoekers laten zien dat de waterstof bij een bepaalde concentratie de atomaire van der Waals-krachten beïnvloedt en afstotend wordt in plaats van aantrekkelijk. Het resultaat is dat grafeenplaten elkaar afstoten en slechts enkele nanometers van elkaar vrij zweven (een voorbeeld van de zogenaamde kwantumlevitatie).

Professor Bo E. Sernelius, die het onderzoek uitvoerde in samenwerking met zijn voormalige promovendus Mathias Boström, identificeert verschillende mogelijke toepassingen van de ontdekking:

• Opslag van waterstof als voertuigbrandstof
• Creatie van een enkele grafeenplaat door ze te pellen van een stapel die is gegroeid op een substraat van siliciumcarbide; een methode ontwikkeld aan de Universiteit van Linköping
• Afstotende krachten zijn ideaal voor het vervaardigen van wrijvingsvrije componenten op nanoschaal, bijvoorbeeld, robots en sensoren voor medische doeleinden.

In de huidige studie begonnen de onderzoekers met twee ongedoteerde vellen grafeen op een substraat van siliciumdioxide (silica). Uitgangspunt is de van der Waals aantrekkingskracht en de platen worden dichter bij elkaar gedwongen. Maar zodra atomaire waterstof wordt toegevoegd, afstotende krachten ontstaan. Een soortgelijk effect werd waargenomen bij andere gassen zoals moleculaire waterstof (H2) en helium.

Grafeen is een tweedimensionaal materiaal, waardoor het een heel bijzonder karakter behoudt. Het is flexibel, transparant, sterker dan een diamant en heeft een superieur vermogen om elektrische stroom te geleiden. In 2010 ontvingen André Geim en Konstantin Novoselov de Nobelprijs voor de Natuurkunde omdat ze er voor het eerst in slaagden stabiele materiaalvlokken te produceren.