НА ПЕРЕДНІЙ СТОРІНЦІ

Техніки іспанської компанії Graphenea Ralph Gay, Amaya Zurutuza і Beatriz Alonso працюють на машині в CIC-Nanogune в Сан-Себастьяні, в якій відбувається осадження таких елементів, як графен, в надзвичайно тонкі металеві шари.

обкладинки

Розташований у чудовій будівлі 18 століття в самому центрі Стокгольм, Нобелівський музей З часу свого відкриття (у 2001 році, що збігається зі сторіччям нагородження) він став однією з найбільших визначних пам'яток шведської столиці. Усередині ви можете відтворити історію засновника нагород та переглянути життя та відкриття майже 800 персонажів, удостоєних нагород.

Після декількох тижнів, закритих на ремонт, протягом кількох днів одна з найпривабливіших кімнат цього музею знову стала доступною для публіки - галерея, присвячена предметам та сувенірам, подарованим людьми, які отримали найвідомішу нагороду у світі .

Здається, все вказує на те, що кімната спогадів про Нобелівських вчених відтепер зарезервує на полиці, мабуть, скромний шматок - підставку з рулоном прозорого скотчу (те, що в Іспанії під маркою називають завзяттям). Якщо прогноз підтвердиться, поруч з ним помістять пару крихітних транзисторів і шматочок графіту, подібний до того, який використовувався для виготовлення олівцевих відведень. Ця невеличка колекція предметів є подарунком, який вони зробили Нобелівський фонд вчені Андре Гейм Y Костянтин Новоселов, нагороджений Нобелівська премія з фізики у році 2010 рік.

Це не був жарт чи відсутність поваги. Ці маленькі шматочки є пам’яттю та символом одного з відкриттів, що зробили революцію у світі: матеріал, який називається графен.

«Відкриття графену припустило революцію, яку можна порівняти з тією, що сталася з пластмасою; Вчені з усього світу досліджують його характеристики, і тисячі компаній намагаються виявити, як вони можуть скористатися цим новим матеріалом для своїх застосувань та продуктів », - пояснює він. Ісус з фонтану, засновник і директор Графенея, одна з головних іспанських компаній, що спеціалізується на виробництві графену.

Практичне застосування нового матеріалу - буквально - в межах досяжності, тому що, не йдучи далі, сама Graphenea постачала графенові листи, які Nokia використовує для виготовлення нових, більш міцних та швидкозарядних акумуляторів стільникових телефонів. "Поточні заряди стільникових телефонів можуть тривати майже три години, але велика електропровідність графена дозволяє новим акумуляторам бути на повну потужність менш ніж за півгодини", - говорить Де ла Фуенте. Наступною проблемою є інтеграція графена в серцевину акумулятора і зменшення часу перезарядки до менш ніж однієї хвилини та тривалості її до більш ніж двох днів. Шлях відкритий, і фінська компанія мобільних телефонів хоче перемогти у грі.

Універсальності цього матеріалу, здається, немає кінця: на додаток до електроніки та обчислювальної техніки, він використовується для побудови батарейок, антен зв'язку, клапанів та медичних протезів, високоефективних фільтрів та довгого тощо.

Про це нагадує пам’ять нобелівських лауреатів 2010 року Андре Гейм Y Костянтин Новоселов отримали нагороду в Стокгольмі за свої "інноваційні експерименти з графеном". Його мить слави стала особливим прикладом того, що відомо як випадковість, щасливе чи випадкове відкриття. Як сказали б поети, найголовніше в житті часом буває перед нашими очима, нам просто потрібно пильно звертати на них увагу.

У середині 2003 року Гейм і Новоселов працювали у своїй лабораторії в Манчестерський університет - деякі вигадані історії вказують, що це була п’ятниця вдень із практично порожніми коридорами - намагаючись виявити електричні властивості графіту та його можливе застосування в транзисторах. Щоб отримати тонкі аркуші матеріалу, двоє дослідників російського походження думали застосувати саморобний метод з графітом, який вони знали від своїх колег-експертів з мінеральних речовин. Щоб очистити зразки від бруду та пилу перед тим, як покласти їх під мікроскоп, вчені використовують шматок стрічки як віник, де прилипають небажані поверхневі шари. Майбутні лауреати Нобелівської премії з фізики справедливо вважали, що якщо вони нанесуть на шматок графіту смужку стрічки, вони легко витягнуть тонкий шар матеріалу, де, можливо, буде спостерігатися структура графену - матеріал, теоретично описаний в 1962 році, але це до цього часу На даний момент ізолювати в звичайних умовах не вдалося.

"Щоб отримати уявлення про одну з основних фізичних характеристик нового матеріалу, пам'ятайте, що щоб мати графеновий лист товщиною, подібною до фоліо, потрібно було б скласти мільйон аркушів графена", - пояснює він. графічно Хосе Антоніо Мартінес, Віце-президент Graphenano, однієї з іспанських компаній, що спеціалізується на виробництві цього унікального похідного чистого вуглецю.

Можливо, ніколи не буде створена графенова книга, але немає сумнівів, що новий матеріал швидко інтегрується в наше життя. "Якщо ви захоплюєтесь такими видами спорту, як весло-теніс, дуже можливо, що у вашої наступної ракетки буде композитний або композитний матеріал, що містить графен, що надає йому легкості та надзвичайної стійкості", - говорить Хосе Антоніо Мартінес. У більш складній галузі авіаційний сектор працює над використанням графену в таких важливих елементах літальних апаратів, як програмне забезпечення та електричні з'єднання - де можна досягти більшої ефективності та кращого використання простору, - і фюзеляжу - меншої ваги та більшої стійкості до носити–.

Гейм і Новоселов вже в 2003 році відчули, що їх відкриття було важливим і мало безліч безпосередніх практичних застосувань. Першим кроком у розповсюдженні знахідки в жовтні 2004 року майбутні лауреати Нобелівської премії опублікували роботу в престижному журналі Наука, у статті - підписаній із його співавторами Морозовим, Цзянгом, Чжаном, Дубоносом, Григор'євою та Фірсовим - яка стала легендою.

Графеновий пік розпочався, зачіпаючи всі сфери досліджень, виробництва та розробки додатків. У галузі патентів, наприклад, звіт спеціалізованої компанії Кембридж IP Лютий цього року вказує на те, що між 2007 і 2013 рр. Загалом 7351 патент Міжнародний з питань виробничих процесів та застосування графену. IBM є світовим лідером у галузі патентів на цей матеріал, випередивши такі компанії, як Samsung Y Ксерокс. Але, за країнами, Китай займає перше місце у світі, с 2204 патенти, слідом за ним нас (1754), Південна Корея (1160) та Великобританія (54). Університет Манчестера, де батьки графена (Гейм і Новоселов) продовжують працювати, запланував будівництво сліпучого центру, що спеціалізується на новому матеріалі, Національний інститут графену, з початковим бюджетом 61 мільйон фунтів стерлінгів (71,5 мільйона євро).

Значна частина патентів на використання графену пов’язана із властивістю цього матеріалу, його тонкістю. Влітку 2010 року дослідники з Техаський університет, в Остіні (США) вони розробили технологію, здатну зробити графенові листи досить великими (і дешевими) для виробництва надтонких сенсорних екранів. Зараз ця програма дуже близька до великого ринку, і очікування встановлюються на прозорих та згорнутих екранах або смартфонах товщиною кредитної картки.

Надії, покладені на графен, постійно зростають, оскільки перелік достоїнств цього матеріалу вражає. Стефан Рош, дослідник Каталонський інститут досліджень та перспективних досліджень (Ікрея), який працює в Каталонський інститут наносієнції та нанотехнології (ICN2), узагальнює основні якості графена: «Це найлегший матеріал, найбільш гнучкий, найміцніший, він має дуже високу електро- і теплопровідність, це водонепроникний матеріал, це найтонший матеріал, який існує, його можна легко поєднувати з органічними та неорганічними матеріалами. Це матеріал, який має дар всюдисущості, ми можемо використовувати його майже для всього, і незабаром ми всюди знайдемо графен ".

Roche - один з провідних європейських фахівців у галузі нанотехнологій, і зараз більшу частину своєї роботи присвячує графену. Це одна з причин того, що Рош є координатором одного з напрямків європейського проекту Графен Флагман, започаткований консорціумом, що складається з дев'яти європейських дослідницьких центрів та компаній. Сам ICN2 є одним із членів консорціуму разом із компанією Nokia, тоді як Graphenea входить до списку компаній, що співпрацюють. Графен Флагман це один із лише двох проектів, обраних на початку цього року Європейським Союзом для інвестування 1 млрд. євро протягом наступних 10 років у дослідження. Зокрема, група, яку очолює Рош, вивчає спінтроніку графену, характеристику, яка може зробити цей матеріал заміною основних компонентів сучасних комп’ютерів з набагато меншою вартістю та більшою енергоефективністю.

Наукові дослідження графену проходять напрочуд швидко, але тим більше той факт, що заявки досягаються за такий короткий час. Хесус де ла Фуенте, директор компанії Graphenea, не хоче розбивати магію процесу, але хоче тримати ноги на землі: «Графен - надзвичайно перспективний продукт, і його дослідження та розробка прогресують дуже швидко, але, у деяких сферах перехід від пілотних випробувань до ланцюгового виробництва займає певний час ». Як приклад, Де ла Фуенте згадує, що пройшло два десятиліття від відкриття якостей кремнію до його масового застосування в електроніці.

Graphenea - це інноваційна компанія з в основному приватним капіталом, яка була створена в 2010 році в Сан-Себастьяні за підтримки дослідницького центру CIC-Наногуне уряду Басків. Його спеціальність - "виробництво високоякісного графену для електроніки та оптоелектроніки", а його клієнтами є деякі провідні компанії у своєму секторі, такі як Nokia, Каньйон або Philips. Graphenea виробляє два типи графену, які можна знайти на ринку - графен у порошку та графен у листах - а його пілотна лінія має виробничу потужність 50 000 квадратних сантиметрів графену на рік. Це невелика площа (п’ять квадратних метрів), але у випадку з високоякісним графеном це важливе виробництво, каже Де ла Фуенте.

"Ринок графену у світі значно зростає, але правда полягає в тому, що це все ще невеликий ринок, і є мало компаній, які насправді виробляють великі кількості високоякісного графену". «Як і всі матеріали, графен має рівень чистоти і може мати дефекти; наша спеціальність - це високоякісний продукт для цінних додатків, від електроніки до високопродуктивних акумуляторів, сонячних батарей, світлодіодних ламп або сенсорних екранів », - пояснює директор Graphenea.

Компанія розташована в будівлі Наногуне в Сан-Себастьяні і наразі налічує десять працівників, чотири з яких є науковими керівниками (троє з них у США).

Конкуренція у секторі виробництва графену також розгортається в Іспанії. Поряд з Graphenea, ще однією з найбільш перспективних компаній є Графенано, офіційно створені на початку 2012 року в Аліканте та з виробничим заводом у Сьюдад-Реалі, де вони почали співпрацювати з Департаментом хімічного машинобудування Університет Кастилія-Ла-Манча. «Окрім зразків, які ми поширювали протягом останніх років у різних куточках світу, з вересня минулого року ми продаємо порошок графену та листи розміром 50 на 50 см у промислових масштабах; цього ніхто в світі не робить », - запевняє він Хосе Антоніо Мартінес, віце-президент Graphenano.

Досвід занадто короткий, щоб сказати, чи зможе компанія виправдати всі сподівання, але на даний момент Хосе Антоніо Мартінес виявляється підприємцем з гарним продажем: «Ми виробляємо графен із повністю нашою системою; в Японії вони запитали нас, чи не купували ми цю технологію в Німеччині, Японії чи Китаї, бо не вірили, що система іспанська ".

У міжнародному масштабі раса однаково конкурентоспроможна на всіх рівнях, і можна думати, що графенова лихоманка перетворюється на війну. Існує конкуренція за публікацію наукових статей, наймання найкращих спеціалістів, патентування систем виробництва, випуск нових продуктів на ринок. Існує навіть боротьба за реєстрацію імен та брендів, де слово графен та всі його похідні зустрічаються на мовах усього світу. Бум графенів настільки великий, що деякі компанії, наприклад, спеціалізуються на реєстрації доменів Інтернету (імен сторінок) в надії, що згодом вони зможуть спекулювати на продажу найбільш привабливих імен для компаній та установ.

Якщо ви введете слово графен у пошуковій системі Google, з'являються майже 900 000 посилань (8,9 млн., Якщо номінал розміщений англійською мовою, графен). Зовсім непогано для слова настільки молодого, що воно ще не включене до словника Королівська іспанська академія. До 420 мільйонів посилань, які можна знайти, якщо ввести золото, ще далекий, але відстані з кожним днем ​​скорочуються.

Цілий світ додатків

Гнучкі екрани

Найбільш безпосереднім застосуванням графена є екрани та всі види гнучких електронних пристроїв, що замінюють та вдосконалюють - особливо за ціною - матеріали, що використовуються в даний час.

Обчислення
На початку 2010 року IBM оголосила про виробництво транзистора на основі графена, який пропонує швидкість обробки в 25 разів швидшу, ніж поточні кремній-транзистори.

Сонячні панелі
Фотоелектричні елементи, побудовані з графеном, мають високу ефективність у перетворенні сонячного світла в електрику.

Мобільна телефонія
Nokia, Samsung та інші компанії в цьому секторі змагаються за розробку смартфонів набагато тонших, ніж нинішні, з повністю прозорими деталями, які, перш за все, споживають менше і не матимуть проблем із зарядкою.

Батареї
Перші пілотні випробування показують, що такі сектори, як електромобілі, можуть зробити гігантський крок вперед за допомогою графенових батарей.

Телекомунікації
Детектори та антени з потужністю набагато вищою, ніж нинішні, можуть бути побудовані з графеном. Легкість матеріалу примножує його можливе використання в місіях у космосі.

Композити
Композиційні матеріали, що містять графен, мають дивовижні якості. Починаючи з надміцних падельних ракет, закінчуючи нержавіючими та небиткими металами, які можуть революціонізувати світ будівництва та інфраструктури.

Здоров'я
Графен може покращити системи візуалізації, виявлення забруднюючих речовин та патогенів. Графенові клапани серця або графенові протези можуть стати реальністю через кілька років.

Засоби для опріснення
Маленькі пори графену дозволяють пропускати воду та блокувати сіль ефективніше та за нижчою ціною, ніж поточні мембрани, роблять морську воду питною.

Горілка
Ядерна безпека, нічне бачення, виявлення вибухівки, навушники. Список потенційних застосувань довгий, і на даний момент він закритий фільтром, який може полегшити перегонку горілки. Батьки графена (Гейм і Новоселов) чомусь мають російське походження.

Графен - тонка, легка і стійка речовина.