„Éra grafénu a dvojrozmerných materiálov sa začala keď Andre Geim a Konstantin Novoselov v roku 2004 lepiacou páskou odlúpili jednu atómovú vrstvu grafitu. Tá jedna vrstva je práve grafén. Nobelovu cenu im zabezpečilo aj zistenie, že jeho odpor sa dá meniť elektrickým poľom. Táto vlastnosť je totiž základom aktívnych elektronických súčiastok,“ hovorí profesor Jaroslav Fabián, teoretický fyzik a odborník na spintroniku, ktorý so svojimi študentmi na Regensburskej univerzite skúma nové dvojrozmerné materiály.
Ak je papier hrubý približne 0,1 milimetra, zmestí sa doň asi milión grafénov. Majú nízku hustotu, vysokú optickú priesvitnosť a sú asi stokrát silnejšie ako oceľ. „Grafén je úplne nepriepustný voči plynom, jeho tepelná vodivosť je desaťkrát väčšia ako v prípade medi, jeho vlastnosti sa dokážu meniť povrchovými prímesami a je netoxický,“ hovorí spintronik.
Materiál je riešením korózie lodí
Nerozpustnosť tohto materiálu vo vode je významným benefitom napríklad pri uchránení lodí pred usadením morských rias. „Grafén je známy svojimi elektronickými a mechanickými vlastnosťami, no je aj úžasný lubrikant, niečo ako dvojrozmerný teflón na panvici. Hlavne ak sa naň dajú atómy kyslíka alebo fluoru. Keď sa grafénové vločky dajú do farby, alebo sa na loď nanesie povlak z grafénu, tak sa na farbe usádza menej morských organizmov. Jednoducho sa na ňu menej lepia. Navyše grafén neprepúšťa kyslík ani vodu, takže loď nehrdzavie,“ vyzdvihuje vlastnosti fyzik.
Môže byť využitý v potravinárstve či v športových potrebách
Nepriepustnosť môže priniesť aj revolúciu v potravinárskom priemysle. „Potraviny sa kazia vďaka prístupu kyslíka a vody. Obal z grafénu by potraviny dokonale ochránil a dlhšie by ostali čerstvé.“
Vedec ďalej poukazuje aj na výskum amerických vedcov, ktorí zistili, že grafén dokáže zbaviť morskú vodu soli. „Z grafénu sa urobí sitko s dierkami malými ako molekuly. Cez tieto dierky voda pretečie bez problémov, no molekuly soli zostanú na povrchu. Soľ sa odfiltruje.“
Ľahkosť materiálu môže zvýšiť výkon športovca. „Grafén znižuje hmotnosť tenisovej rakety a zároveň zachováva alebo aj zvyšuje jej pevnosť. Sila úderu sa tak zvýši,“ dodáva.
Je potrebné nájsť atraktívnu výrobnú metódu
Plnohodnotné uvedenie grafénu do praxe má podľa vedca svoje úskalia, a to rovnako výrobné ako ekonomické. „Zatiaľ nevieme vytvoriť vysokokvalitný grafén veľkých rozmerov, povedzme desiatky centimetrov. Nestačí vyrobiť kvalitnú vločku grafénu v laboratóriu. Potrebujeme nájsť metódu ktorá bude finančne a výrobne nenáročná aby bola atraktívna pre priemysel. Na druhej strane, sila grafénu je aj v tom, že jeho vlastnosti sa dajú meniť v závislosti od toho, čo naň naložíme. Rôzne atómy alebo molekuly uchytené na povrchu grafénu môžu úplne zmeniť jeho vlastnosti. To sa musí najskôr dôsledne preskúmať predtým ako môžeme špekulovať o ďalších využitiach.“ Riešenia pre letecký či elektronický priemysel
Grafénu podobné sú dvojrozmerné solárne články. „Nevyrábajú sa z grafénu ale z dvojrozmerných polovodičov ako napríklad molybdenium disulfat. To je príbuzný grafénu. Tieto polovodiče sú rovnako ultratenké, no na rozdiel od grafénu absorbujú veľa svetla a správajú sa ako kremík, ktorý je základným materiálom informačných technológií. Takže majú úžasný potenciál v digitálnej elektronike. Ako solárne články sa budú dať použiť všade tam, kde sú solárne články doteraz. No budú ultraľahké, tak môžu byť zvlášť užitočné pre letecký či kozmický priemysel,“ hovorí profesor.