إذا كنت في أي مكان بالقرب من إحدى المجلات العلمية على مدار العقد الماضي أو نحو ذلك ، فستجد شكلاً من أشكال التفضيل عن الجرافين - المادة العجيبة ثنائية الأبعاد التي تعد بتحويل كل شيء من الحوسبة إلى الطب الحيوي.
هناك الكثير من الضجيج حول تطبيقات الجرافين ، وذلك بفضل عدد قليل من الخصائص الرائعة. إنه أرفع مليون مرة من شعرة الإنسان ولكنه أقوى 200 مرة من الفولاذ. إنه مرن ولكنه يمكن أن يعمل كحاجز مثالي وموصل ممتاز للكهرباء. ضع كل ذلك معًا وستحصل على مادة بها العديد من التطبيقات الثورية المحتملة.
أوراق جوجل كيفية تحرير الأسطورة
ما هو الجرافين؟
الجرافين عبارة عن كربون ، ولكن في شبكة كثيفة من ذرة واحدة على شكل خلية نحل. إذا عدت إلى دروس الكيمياء القديمة ، فستتذكر أن المواد المكونة بالكامل من الكربون يمكن أن يكون لها خصائص مختلفة تمامًا ، اعتمادًا على كيفية ترتيب ذراتها (تآصلات مختلفة). الجرافيت الموجود في الرصاص بالقلم الرصاص ، على سبيل المثال ، ناعم وداكن مقارنة بالماس الصلب والشفاف في خاتم الخطوبة. هياكل الكربون من صنع الإنسان لا تختلف. يعمل بوكمينستر فوليرين على شكل كرة بشكل مختلف عن الترتيبات الملفوفة للأنابيب النانوية الكربونية.
يتكون الجرافين من شريحة من ذرات الكربون في شبكة سداسية الشكل. مما سبق ، هو الأقرب من حيث الشكل إلى الجرافيت ، ولكن في حين أن هذه المادة مصنوعة من صفائح ثنائية الأبعاد من طبقة على طبقة من الكربون بواسطة روابط ضعيفة بين الجزيئات ، فإن سمك الجرافين هو ورقة واحدة فقط. إذا تمكنت من تقشير طبقة واحدة من الكربون بارتفاع ذرة واحدة من الجرافيت ، فستحصل على الجرافين.
الروابط الجزيئية الضعيفة في الجرافيت تجعلها تبدو ناعمة ورقيقة ، لكن روابط الكربون نفسها قوية. هذا يعني أن الصفيحة المكونة فقط من روابط الكربون هذه قوية - حوالي 200 مرة أكثر من أقوى فولاذ ، بينما تتميز في نفس الوقت بالمرونة والشفافية.
تم وضع نظرية الجرافين لفترة طويلة ، وتم إنتاجه عن طريق الخطأ بكميات صغيرة طالما كان الناس يستخدمون أقلام الرصاص من الجرافيت. ومع ذلك ، فإن عزلته واكتشافه الرئيسيين مرتبطان بعمل أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف ، في عام 2014 في جامعة مانشستر. وبحسب ما ورد أجرى العالمان تجارب ليلة الجمعة ، حيث سيختبران الأفكار خارج وظائفهما اليومية. خلال إحدى هذه الجلسات ، استخدم الباحثون شريطًا سكوتشًا لإزالة طبقات رقيقة من الكربون من كتلة من الجرافيت. أدى هذا البحث الرائد في النهاية إلى الإنتاج التجاري للجرافين.
بعد فوزهما بجائزة نوبل في الفيزياء عام 2010 ، تبرع جيم ونوفوسيلوف بموزع الشريط لمتحف نوبل.
كيفية تحميل الصورة الحية على الانستغرام
فيم يمكن استخدام الجرافين؟
أحد الأشياء المهمة التي يجب ملاحظتها هو أن العلماء يطورون جميع أنواع المواد القائمة على الجرافين. هذا يعني أنه من الأفضل على الأرجح التفكير في الرسوم البيانية ، بنفس الطريقة التي كنا نفكر بها في البلاستيك. بشكل أساسي ، فإن ظهور الجرافين لديه مجال ليؤدي إلى فئة جديدة كاملة من المواد ، وليس مجرد مادة جديدة واحدة.
انظر ما هو الاضطراب؟ حل أحد الأسئلة الفيزيائية التي تكلف مليون دولار ، تم إعادة إنشاء 'مطر الماس' الموجود على أورانوس على الأرض - ويمكن أن يساعد في حل أزمة الطاقة المتزايدة لدينا.
من حيث التطبيقات ، يتم إجراء البحوث في مجالات واسعة النطاق مثل الطب الحيوي والإلكترونيات لحماية المحاصيل وتغليف المواد الغذائية. القدرة على تعديل خاصية سطح الجرافين ، على سبيل المثال ، يمكن أن تجعله مادة رائعة لتوصيل الدواء ، في حين أن موصلية المادة ومرونتها يمكن أن تبشر بجيل جديد من دوائر الشاشة التي تعمل باللمس أو الأجهزة القابلة للارتداء القابلة للطي.
حقيقة أن الجرافين قادر على تكوين حاجز مثالي للسوائل والغازات يعني أنه يمكن استخدامه أيضًا مع مواد أخرى لتصفية أي عدد من المركبات والعناصر - بما في ذلك الهيليوم ، وهو غاز يصعب منعه بشكل استثنائي. يحتوي هذا على مجموعة من التطبيقات عندما يتعلق الأمر بالصناعة ، ولكن يمكن أن يثبت أيضًا أنه مفيد جدًا للاحتياجات البيئية حول تنقية المياه.
تفتح الخصائص متعددة الوظائف للجرافين الأبواب أمام كمية هائلة من الاستخدامات المركبة. بينما تم التفكير كثيرًا في كيفية تعزيز التقنيات الموجودة مسبقًا ، فإن التطورات المستمرة في هذا المجال ستؤدي في النهاية إلى مجالات جديدة بالكامل كان من الممكن أن تكون مستحيلة في السابق. هل يمكن أن نرى ظهور فئة جديدة كاملة من هندسة الطيران؟ ماذا عن الغرسات البصرية بتقنية الواقع المعزز؟ من مظهره ، القرن الحادي والعشرين هو الوقت الذي سنكتشف فيه ذلك.
