Σκουπίδια γραφένιο: Την καινοτόμα τεχνολογία ανέπτυξαν ερευνητές στις ΗΠΑ. Οι χημικοί μηχανικοί του Πανεπιστημίου Ράις του Τέξας, με επικεφαλής τον Τζέιμς Τουρ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Nature, βρήκαν έναν τρόπο να μετατρέπουν σε γραφένιο όλα τα άχρηστα υλικά που περιέχουν άνθρακα, ουσιαστικά επιταχύνοντας την αντίστοιχη αργή φυσική διαδικασία μέσω της οποίας σχηματίζεται άνθρακας (γραφίτης) στα βάθη της Γης. Η τεχνική είναι σχετικά απλή και φθηνή, ενώ θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για να μειωθεί το «αποτύπωμα» του άνθρακα στο περιβάλλον.

H μετατροπή απαιτεί τα σκουπίδια να υφίστανται επεξεργασία με παλμούς λέιζερ υψηλής ενέργειας, σε υψηλές θερμοκρασίες περίπου 2.600 βαθμών Κελσίου. «Ο κόσμος πετάει το 30% έως 40% των τροφίμων επειδή χαλάνε, ενώ και τα πλαστικά αποτελούν αιτία παγκόσμιας ανησυχίας. Δείξαμε ότι οποιοδήποτε στερεό υλικό με βάση τον άνθρακα μπορεί να μετατραπεί σε γραφένιο», δήλωσε ο Τουρ.

«Ουσιαστικά παγιδεύουμε αέρια του θερμοκηπίου, όπως το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο, που τα σκουπίδια θα είχαν αποβάλει στις χωματερές, και τα μετατρέπουμε σε γραφένιο. Μπορούμε μετά π.χ. να προσθέσουμε αυτό το γραφένιο σε μπετόν, μειώνοντας έτσι την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπεται κατά την παραγωγή του μπετόν», πρόσθεσε.

Τι είναι το γραφένιο

Το γραφένιο είναι επίπεδα από μονοστρωματικά άτομα άνθρακα καλά συσκευασμένα σε ένα δισδιάστατο (2D) πλέγμα κυψελών, και αποτελεί βασικό στοιχείο για την οικοδόμηση γραφιτικών υλικών όλων των διαστάσεων. Μπορεί να είναι κλεισμένο σε 0D φουλερένια, τυλιγμένο σε 1D νανοσωλήνες ή στοιβάζονται σε 3D γραφίτη. Ένα σημαντικό βήμα προόδου στην επιστήμη του γραφένιουήρθε όταν ο Andre Geim και ο Kostya Novoselov στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ κατάφεραν να εξάγουν μονοατομικού πάχους κρυσταλλίτες (γραφένιο) από ακατέργαστο γραφίτη το 2004.

Οι μοναδικές ηλεκτρονικές ιδιότητες του γραφενίου παράγουν μια απροσδόκητα μεγάλη αδιαφάνεια για μία ατομική μονή στρώση, με εκπληκτικά απλή τιμή: απορροφά ~ 2,3% του λευκού φωτός. Αυτό είναι συνέπεια της ασυνήθιστα χαμηλής ενέργειας της ηλεκτρονικής δομής του μονοστρωματικού γραφενίου το οποίο αναδυκνείει ηλεκτρόνια και οπές κωνικής ζώνης που συναντιούνται μεταξύ τους στο σημείο Dirac που είναι ποιοτικά διαφορετικό από τις πιο κοινές τετραγωνικές συμπαγείς ζώνες. Το 2008 πραγματοποιείται το πρώτο πείραμα που αποδεικνύει ότι το γραφένιο είναι το ισχυρότερο υλικό που υπάρχει στη φύση. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι το γραφένιο έχει αντοχή εφελκυσμού 100 φορές μεγαλύτερη από το ατσάλι. Το γραφένιο είναι εντελώς διαφορετικό από τα περισσότερα συμβατικά τρισδιάστατα υλικά. Το φυσικό γραφένιο είναι ένα ημι-μέταλλο ή μηδενικού κενού ημιαγωγός.

Η σημαντικότητα του γραφενίου αναμφισβήτητα οφείλεται στις πολλαπλές τεχνολογικές εφαρμογές που μπορεί να έχει. Αυτές περιλαμβάνουν:

  • Διαφανές ηλεκτρόδιο σε Οργανικές Ηλεκτρονικές Διατάξεις
  • Μπαταρίες Λιθίου
  • Ηλεκτρονικά κυκλώματα
  • Αισθητήρες
  • Φακοί επαφής
  • Αεροδιαστημικά υλικά
Ακολουθήστε το Flash.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι τις ειδήσεις