Mirakelmaterialet grafen

Hur tunt är grafen?

Grafen har kallats ett mirakelmaterial, eftersom det är extremt starkt samtidigt som det är otroligt tunt. Men hur tunt är det egentligen och varför är det så starkt?

Grafen har kallats ett mirakelmaterial, eftersom det är extremt starkt samtidigt som det är otroligt tunt. Men hur tunt är det egentligen och varför är det så starkt?

U.S. Army

Grafen är en atom tjockt. Det består av ett lager kolatomer ordnat i en sexkantig gallerstruktur.

För att skapa en millimetertjock skiva grafen skulle det krävas cirka tre miljoner lager ovanpå varandra.

Grafen skapades år 2004, då fysikerna Andre Geim och Kostantin Novoselov använde tejp för att få loss tunna flagor från en klump grafit, det ämne som man använder till blyertspennor.

När de sedan löste upp tejpen i en vätska blev det kvar ett lager som bara var en kolatom tjockt.

Katt kan ligga på grafen

Bindningarna mellan kolatomerna i grafen är väldigt stabila, vilket gör materialet till det starkaste forskarna känner till, cirka 200 gånger starkare än stål.

År 2010 fick Andre Geim och Kostantin Novoselov Nobelpriset i fysik för sina experiment med grafen. Vetenskapsakademien beskrev materialets styrka så här: ”Om vi tänker oss att man kan tillverka en hängmatta av grafen som är en kvadratmeter stor, så kommer den trots att den bara är en atom tunn att kunna hålla ett nyfött barn eller en katt utan att gå sönder.”

En katt väger i genomsnitt fyra kilo och dess morrhår 0,77 milligram.

Grafen består av kolatomer som är bundna till varandra i så kallade kovalenta bindningar, där atomerna delar elektroner med varandra. Dessa bindningar kräver mycket energi för att brytas, vilket gör grafen starkare än diamant, trots att det samtidigt är lätt och kan böjas utan att brytas.

Varje kolatom i grafen har en elektron i sitt yttre skal, som inte ingår i bindningarna med de övriga atomerna. Elektronerna kan röra sig fritt i materialet, vilket gör grafen till en effektiv ledare – upp till 70 procent effektivare än koppar, som normalt används i elkablar.

Grafen skulle kunna användas i en rad olika moderna tekniker, men forskarna tittar framför allt närmare på grafen som en tänkbar komponent i en ny typ av solceller, som effektivt skulle omvandla solljus till el och samtidigt vara mycket tunna och böjliga, så att de enkelt skulle kunna integreras i allt från fönster till telefoner.

Forskarna är i färd med att utveckla grafen till användning i många olika sammanhang. Inom elektronikens värld gäller det exempelvis böjbara bildskärmar och ultratunna, ultraeffektiva solceller.

Andra forskare tror att grafen till exempel kan filtrera havsvatten, så att det går att dricka.