Графен вважається найтоншим у світі матеріалом. Його часто називають матеріалом майбутнього. Попри його відкриття в 2004 році графен ще не до кінця вивчений, як і можливості та перспективи його застосування. Та все ж завдяки невтомним зусиллям вчених графен уже змінює наше життя на краще. Його додають до бетону, фарб, текстилю, він охолоджує процесори у смартфонах, на його основі виробляють дрони тощо.
Не кожен знає, що батьківщиною цього революційного матеріалу є місто Манчестер. Саме тут – у Манчестерському університеті двоє вчених-фізиків у 2004 році відкрили для всього світу графен. Пізніше науковці отримали за це Нобелівську премію, пише manchestername.com.
Манчестер – батьківщина графену
Над відкриттям графену – двовимірної алотропної модифікації вуглецю працювало двоє вчених – Андрій (Андре) Гейм та Костянтин Новосьолов. Обидва науковці народилися в колишньому Радянському Союзі, однак життєві дороги привели їх до кращих наукових установ Європи, зокрема, Манчестерського університету.
Вчений Андрій Гейм народився в 1958 році у російському місті Сочі в родині інженерів німецького походження. Як розповідав дослідник, більшість членів його родини – етнічні німці, а одна із його прабабусь бала єврейкою.
Після школи Гейм навчався у Московському фізико-технічному інституті. У 1990 році дослідник покинув Радянський Союз та перебрався до Великої Британії, де став стипендіатом Лондонського королівського товариства з розвитку знань про природу.
Згодом працював у провідних європейських університетах, а саме Ноттінгемському, Копенгагенському, а з 2001 році у Манчестерському. У 2010 році вчений-фізик очолив Манчестерський центр з «мезонауки та нанотехнологій». Всі ці роки науковець мешкав у Великій Британії.
Вчений, який працював разом з Геймом над графеном, Костянтин Новосьолов теж народився у колишньому СРСР. У 1991 році він розпочав навчання у Московському фізико-технічному інституті. Навчався на факультеті фізичної і квантової електроніки за спеціалізацією «наноелектроніка». Завершив навчання в інституті на відмінно після чого два роки пропрацював в Інституті проблем технології мікроелектроніки, що у місті Чорноголовка.
У 1999 році науковець переїздить до Нідерландів. Тут він знайомиться з Андре Геймом та під його керівництвом починає працювати в Університеті Неймегена.
У 2001 році Гейм та Новосьолов разом переїжджають до Манчестера та влаштовуються працювати до Манчестерського університету. Через три роки Новосьолов успішно захищає дисертацію та отримує ступінь доктора філософії.
Як уже згадувалося вище, вчені прославилися завдяки тому, що, працюючи в тандемі, відкрили графен. Може здатися дивним, але історія цього матеріалу розпочалася зі скотча. Цю клейку стрічку фізики використовували у 2004 році, щоб відокремити від шматка графіту найтонші – завтовшки в атом шари нового матеріалу. Винайдений алотропний вуглець і став тим самим інноваційним графеном, який наробив багато шуму серед наукових кіл.
Нічого подібного вчені раніше не бачили: графен виявився гнучким і водночас дуже міцним, а ще чудовим провідником електрики і тепла.
За відкриття цього матеріалу у 2010 році Гейм та Новосьолов отримали Нобелівську премію з фізики.
Роботи над відкриттям графену, варто зазначити, проходили у стінах Манчестерського університету. Саме тому Манчестер називають містом або ж батьківщиною графену.
Манчестерський університет став осередком прикладних та фундаментальних графенових досліджень. На базі університету свого часу було створено Національний графеновий інститут.
Властивості матеріалу
Які ж такі властивості має графен, що світ закохався у нього щойно він був винайдений? На думку Костянтина Новосьолова, графен наділений такими властивостями, які не має жоден інший матеріал чи речовина. Його можна і розтягувати, і згинати, і згортати. Він дуже міцний та характеризується високим рівнем провідності тепла та електрики. Водночас графен дуже гнучкий, а також має повну оптичну прозорість.
У порівнянні з багатьма іншими матеріалами, графен є більш екологічним. А під час його плавлення можна отримати вуглецеве волокно, титанові сплави та монокристалічні матеріали.
Матеріал майбутнього
Одразу після відкриття ця наносубстанція пообіцяла справжню революцію в електроніці та хімічних технологіях. Один за одним почали з’являтися проєкти, які обіцяли зробити за допомогою графену переворот у найрізноманітніших сферах. Наприклад, з часом з’явилися смартфони, які працюють на процесорах, що охолоджуються графеном.
А компанія Smart Materials розробила графенові панелі для обшивки будинку у Дубаї. У свою чергу інша компанія – GrapheneCA розробила графенову добавку до бетону, яку використали під час будівництва експоцентру у Мексиці.
У липні 2018 року британські вчені презентували дрон для виробництва якого використали графен. Завдяки новітньому матеріалу для безпілотника зовсім не була страшна гроза, оскільки розряди блискавки просто розпорошувався по фюзеляжу.
Революційний графен вчені почали застосовувати не лише в архітектурі, автомобілебудуванні, електроніці та промисловості, а й у медицині. Зокрема, вчені мають надію, що цей матеріал допоможе у ранній діагностиці ракових захворювань.
Єдина перешкода на шляху масового поширення графену, яка існувала на початку XXI століття, це складність його виробництва. Вчені постійно вигадували способи, які б допомогли здешевити і спростити вироблення матеріалу.
І хто знає, можливо, колись такі напрацювання з’являться, в тому числі, і в стінах Манчестерського університету.