Graphene FET Flagship is een ambitieus Europees project gericht op het gelijknamige nieuwe wondermateriaal. grafeen, een één-atoom dikke laag koolstof, is licht, transparant en sterk, waarvan de kenmerken nog volledig moeten worden ontdekt. Het vlaggenschipproject krijgt een miljard euro over een periode van tien jaar om grafeen uit academische laboratoria en in de samenleving te verplaatsen, waar de toepassingen naar verwachting een sterke technologische en economische impact zullen hebben.

Jani Kivioja, een Finse wetenschapper, die onderzoeksleider is bij het Nokia Research Center in Cambridge, VK, leidt de industriële activiteiten binnen het project. Zijn groep probeert wetenschappelijke uitdagingen op te lossen om de convergerende internet- en communicatie-industrie te transformeren. Hier, hij praat met youris.com over wat grafeen kan doen voor Europese burgers.

Hoe werd grafeen ontdekt en door wie?

Grafeen staat in de wetenschappelijke schijnwerpers sinds de eerste baanbrekende experimenten in 2004. Andre Geim en Kostantin Novoselov van de Universiteit van Manchester zijn pioniers op het gebied van grafeen. Ze werden in 2010 erkend door de Nobelprijs voor de Natuurkunde. Ook in 2010 zagen de eerste aanvragen het daglicht.

Nokia's onderzoek naar grafeen dateert uit 2006. Ons werk was gericht op zowel experimenteel als theoretisch werk op gebaseerde batterijen en supercondensatoren, transparante flexibele films, grafeentransistors en sensoren.

Welke toepassingen kunnen uit grafeen komen?

Grafeen is transparant, maar ook extreem flexibel en toch stijf en een zeer goede geleider. Het kan worden gebruikt om producten te maken die lichter zijn, robuuster, transparant, flexibel en rekbaar. En om nieuwe elektronische en fotonische apparaten mogelijk te maken. De belangrijkste potentiële toepassingen zijn, bijvoorbeeld, snelle elektronische en optische apparaten, flexibele elektronica, functionele lichtgewicht componenten en geavanceerde batterijen.

Voorbeelden van nieuwe producten die mogelijk gemaakt kunnen worden door grafeentechnologieën zijn snelle, flexibele en sterke consumentenelektronica zoals elektronisch papier en buigbare persoonlijke communicatieapparatuur, en lichtere en energiezuinigere vliegtuigen. Op langere termijn, grafeen zal naar verwachting aanleiding geven tot nieuwe computationele paradigma's en revolutionaire medische toepassingen, met een mogelijkheid zijn kunstmatige netvliezen. Het heeft ook potentieel in spintronica, een opkomende technologie die zowel de intrinsieke vrijheidsgraad van elektronen benut, genaamd spin, en het bijbehorende magnetische moment.

Hoe kan grafeen worden beschouwd als een platformtechnologie?

Grafeen heeft superieure mechanische, elektrisch, thermische en optische eigenschappen vergeleken met andere bekende materialen. Bovendien, grafeen heeft werkelijk unieke combinaties van superieure eigenschappen. Dit alles zal een veelvoud aan toepassingen op verschillende gebieden mogelijk maken. Verder, verschillende toepassingen kunnen worden gerealiseerd door hetzelfde materiaal te gebruiken, grafeen, en aan grafeen gerelateerde processen. Dit is wat we bedoelen als we zeggen dat grafeen een platformtechnologie is.

Wat is het doel van het FLAGSHIP-project?

De missie van Graphene Flagship is om grafeen en gerelateerde gelaagde materialen uit academische laboratoria en in de samenleving te brengen. Het doel is om een ​​revolutie teweeg te brengen in meerdere industrieën en om economische groei en nieuwe banen in Europa te creëren.

Deze onderzoeksinspanning zal de gehele waardeketen bestrijken, van materiaalproductie tot componenten en systeemintegratie. Het richt zich ook op een aantal specifieke doelen die gebruikmaken van de unieke eigenschappen van grafeen. Voor nu zijn er veel hiaten in de grafeenproductie-industrieën, maar dit gaat veranderen.

Er zijn al veelbelovende toepassingen. U kunt elektronica printen met grafeeninkten, bijvoorbeeld. Maar de technologie zal in de toekomst echt een grote impact hebben, vijf tot tien jaar vanaf nu.

Welke potentiële voordelen biedt dit project voor de industrie?

Het is een unieke kans voor veel bedrijven, hen in staat te stellen samen te werken met de academische wereld om gezamenlijk Europese grafeenindustrieën te creëren, perspectief bieden op meer economische groei en nieuwe werkgelegenheid.

Nokia is geïnteresseerd in grafeen, maar kunnen niet alles alleen en wij en andere industrieën kunnen profiteren van een verbeterde toeleveringsketen. Ook, Nokia kan veel aan dit project geven. Grote, door de overheid gefinancierde projecten zijn vaak nogal academisch, waarbij toepassingen en impact niet zo duidelijk zijn. Maar mijn rol en die van Nokia hier is om ervoor te zorgen dat het project een impact heeft op heel Europa via zijn toekomstige toepassingen.

Zijn er uitdagingen om grafeen industrieel te gebruiken op een massaproduct als dit?

Grafeentechnologie staat nog in de kinderschoenen en gecoördineerd grootschalig onderzoek is nodig, maar als dezelfde vooruitgang doorgaat, verwachten we in de niet al te verre toekomst een aantal behoorlijk verbazingwekkende dingen. Wereldwijde investeringen in grafeentechnologie lopen in de miljarden dollars, maar de supply chain-structuur is nog in ontwikkeling. En een goede standaardisatie van van grafeen afgeleide toepassingen is ook nodig voordat massaproducten op de markt komen.