Syv egenskaber gør grafen til mirakelmateriale
Fysikere og kemikere sætter lige nu alle kræfter ind på at tæmme det vilde vidundermateriale grafen. Her er en oversigt over, hvorfor forskerne fascineres af grafen.

Grafen er kulstofatomer i ét lag. Hvert kulstofatom binder til tre naboatomer, og atomerne danner tilsammen et gitter af sekskanter, der ligner et hønsenet. Grafens overflade er let bølget, hvilket kan være med til at forklare, at materialet er stabilt, selvom atomerne kun sidder sammen i to dimensioner. (Illustration: Jannik Meyer/Science)

Grafen er kulstofatomer i ét lag. Hvert kulstofatom binder til tre naboatomer, og atomerne danner tilsammen et gitter af sekskanter, der ligner et hønsenet. Grafens overflade er let bølget, hvilket kan være med til at forklare, at materialet er stabilt, selvom atomerne kun sidder sammen i to dimensioner. (Illustration: Jannik Meyer/Science)

Det var lidt af et tilfælde, da en flage grafen i år 2004 blev undfanget på University of Manchester i England og for første gang fik lov til at leve livet som et frit materiale.

Grafens fædre, de russiske nobelprisvindere Andre Geim og Kostya Novoselov, eksperimenterede en fredag aften med tape og et stykke grafit, som er det mørkegrå materiale i blyanter.

De to fysikere brugte klisterbåndet til at rive flager af grafitten, og da de bagefter pressede tapen mod en skive silicium, opdagede de, at nogle af de flager, der smittede af, bestod af blot et enkelt lag kulstofatomer.

Forskerne havde dermed skabt og isoleret grafen – kulstofatomer i ét lag.

Syv vidunderlige egenskaber

Grafens fødsel vakte opsigt rundt om i verdens laboratorier, og et væld af fysikere og kemikere kastede straks deres kærlighed på de atom-tynde kulstof-flager, som de gav kælenavnet »mirakelmaterialet«.

Den flatterende betegnelse forstår man til fulde, når man ser på, hvad forskerne siden har fundet ud af om det nye materiale.

Grafen er nemlig:

  1. Verdens tyndeste materiale. Grafen er blot ét kulstofatom tykt, og en enkelt flage grafen måler 0,34 nm. Det er så tyndt, at man skal lægge 300.000 flager ovenpå hinanden, før det bliver ligeså tykt som et stykke papir, og med bare ét gram grafen kan man dække en hel fodboldbane.
     
  2. Gennemsigtigt. Grafen er så tyndt, at kun 2,3 procent af lyset absorberes i grafen. Derfor kan man se lige igennem materialet.
     
  3. Uigennemtrængeligt for gasser. Selv de mindste gasmolekyler kan ikke trænge igennem grafens fintmaskede gitter af kulstofatomer.
     
  4. Super stærkt i forhold til sin tykkelse - faktisk 200 gange stærkere end stål. Hvis man bygger en hængekøje af et én kvadratmeter stort stykke grafen, kan den bære en fire kg tung kat – vel at mærke selvom selve hængekøjen vejer mindre end et af kattens knurhår.
     
  5. En enormt god elektrisk leder. Grafens todimensionelle struktur gør, at elektronerne bevæger sig så let mellem kulstofatomerne, at grafen leder elektricitet bedre end kobber.
     
  6. En fremragende varmeleder. Grafen er ti gange bedre til at sende varme videre end kobber.
     
  7. Fleksibelt. Grafen kan foldes, strækkes og bøjes uden at gå i stykker.
     

Det vilde materiale skal tæmmes

Da kulstof er det fjerde hyppigst forekommende grundstof i universet, er der ingen risiko for at løbe tør for råmateriale at lave grafen ud af. 

Lige nu bøvler forskerne dog med at skabe perfekt grafen i tilpas store stykker. Det er også afgørende, at der bliver opfundet gode metoder til at formgive og modificere grafen - herunder at tæmme den høje ledningsevne, så grafen kan blive en del af fremtidens elektronik.

Hvis det lykkes forskerne, er det næsten kun fantasien, der sætter grænser for, hvad mirakelmaterialet kan blive brugt til.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med 1 million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om astronautens foto af polarlys, som du kan se herunder.