Här är en artikel för dig som vill veta mer - från Allt om Vetenskap, 2009
Så här skrev vi då:
En hamster, en groda och en rysk fysiker…
Fysikens principer säger att en tvådimensionell struktur som grafen inte kan finnas i naturen. Den kommer spontant att vika ihop sig till en tredimensionell kristall för att uppnå högre stabilitet.
Men på universitetet i Manchester i England lyckades man isolera grafen för första gången 2004.
Mannen bakom bedriften, den ryskfödde fysikern Andre Geim, har tidigare gjort sig känd för att han lyckats få en groda att sväva i luften med hjälp av ett magnetfält. Han har dessutom låtit sin favorithamster stå som medförfattare till en vetenskaplig artikel.
Om grafen klarar att leva upp till alla förväntningar från forskarvärlden så kommer Geim också att i framtiden bli ihågkommen som Nobelpristagare, tror många.
och nu är det 2010...
...och här är resten av artikeln
Forskningsområden kan vara mer eller mindre trendiga. Grafen är mer än så. Det är superhett. Grafen har fantastiska egenskaper, som kan revolutionera vår teknologi.
Kapplöpningen om att behärska grafenets egenskaper pågår för fullt världen runt. Och Sverige satsar hårt på att vara med i racet.
I Uppsala och Linköping skapas nya metoder att ta fram allt större flak av det svårtillverkade hypertunna mirakelmaterialet.
Och på Chalmers i Göteborg försöker nanoteknikerna konstruera världens snabbaste transistorer av grafen.
Komponenter som kan bli kärnan i säkrare röntgenundersökningar, snabbare datorer eller kameror som kan se genom kläder.
– Vi vet inte vart det här leder, det är bara i början än. Men det är jättespännande.
Det säger Jan Stake, professor i fysikalisk elektronik på Chalmers. Han är en del av den svenska satsningen på att hänga med i ett område som utvecklas med expressfart just nu – grafen.
Supermaterialet består enbart av kolatomer ordnade som ett rutnät i ett enda lager. Den här strukturen som i princip är tvådimensionell, ger grafenet unika egenskaper och gör det möjligt att skapa helt nya elektroniska komponenter.
Den första tanken hos de flesta tekniker och forskare som förstått grafenets möjligheter har varit att bygga komponenter som gör datorer snabbare och mindre. Drömmen är alltså att fortsätta datorutvecklingen genom att ersätta kiselteknologin med kolnät.
Chalmerssatsningen handlar istället om att arbeta fram tillämpningar med det som kallas terahertzstrålning. Det är ett område som de kan sedan flera år, och nu vill man göra det med grafen istället för de traditionella materialen.
För att skapa terahertz-strålning krävs ämnen där elektronerna kan röra sig extremt snabbt, och där är grafen minst tio gånger bättre än de material som används idag, halvledare av gallium och indium.
Elektromagnetiska vågor i terahertzområdet gör det möjligt att titta in i kroppen utan att använda farlig röntgenstrålning. Strålningen dämpas av vatten, och stannar därför efter någon centimeter. Men just den känsligheten för vätska gör att man kan få en bild av kroppens olika vävnader, och exempelvis upptäcka tumörer.
Samma teknik kan användas för att se genom kläder, vid en säkerhetskontroll på en flygplats till exempel. Andra tillämpningar finns inom radioastronomin, där terahertzvågor kan användas för att analysera den kemiska sammansättningen av kosmiska gasmoln. Det går också att kontinuerligt mäta is och vattenmängder i atmosfären närmare jorden.
Med terahertzvågor kan man också öka frekvensen på radiokommunikation över korta avstånd. Det lägger grunden till snabbare trådlösa nätverk för datorer, till exempel. Och en annan ny möjlig teknik är en kortdistansradar med stor detaljskärpa, som kan se genom dimma och regn upp till 100 meter - kanske något för framtidens bilar.
Och fler tillämpningar blir det säkert när tekniken väl är etablerad.
– Det är som med hönan och ägget. Man vet inte vad det blir förrän vi börjar använda det, säger Jan Stake.
Målet är att skapa transistorer som kan arbeta i de här höga frekvenserna, eller komponenter som själva alstrar signaler. När man väl har dem, så kan de användas i alla upptänkliga sammanhang.
Kunskapen om grafen är bara några år gammal, och förhoppningarna om vad det ska kunna användas till växer hela tiden. En stor del av forskningsresurserna går fortfarande till att undersöka materialets grundläggande egenskaper. Frågor om vad som händer om grafenet förändras på olika sätt, om det kan kombineras med andra ämnen eller vad hål i strukturen gör med elektronernas rörelser över nätet.
Men fortfarande är det tillverkningen som är den stora flaskhalsen. Frågan är hur man ska kunna skapa användbart grafen på ett effektivt och pålitligt sätt.
Grafen är i högsta grad hi-tech. Det är nanoteknik och kvantmekanik i avancerad förening, och i framtiden hoppas man att materialet ska revolutionera vår vardag.
Men allt är inte lika högteknologiskt. Fortfarande sitter forskarna på sina laboratorier och framställer små, små bitar av grafen med hjälp av vanlig frystejp. Det gör till exempel Jan Stake och hans kolleger på Chalmers.
– Vi håller också på med tejp, säger Ulf Jansson, kemiprofessor i Uppsala. Men det är en värdelös metod. Det är jättejobbigt, tar lång tid och det blir dyrt.
Det går att köpa grafen som är framställd på det här sättet men den kostar mer än sin vikt i guld – ungefär tusen dollar för en bit med samma yta som tvärsnittet av ett hårstrå.
Tejpmetoden bygger på att grafen framställs ur kristaller av grafit, ungefär samma ämne som finns i stiftet på blyertspennor. Med tejp lyfter man de tunna skikt som bygger upp grafiten, och när skikten är tillräckligt tunna så har man grafen. För att vara riktigt säker på hur tjocka skivorna är, och att de inte har vikt ihop sig över varandra behöver man sortera dem med hjälp av ett elektronmikroskop.
Men forskarna i Uppsala är samtidigt med i den stora internationella kapplöpningen mot ett effektivare sätt att tillverka grafen. Tejp funkar bara till forskningsbehov, och knappt det.
– Vi är nog unika i världen, säger Helena Grennberg, professor i organisk kemi i Uppsala. Vi har en metod som ger grafen av mycket god kvalitet.
Den metoden går ut på att klyva grafiten med främmande ämnen, till exempel brom, som lägger sig mellan skikten av kolatomer. Sedan skakas lagren isär med hjälp av ultraljud till större flak av grafen. Större betyder i det här sammanhanget rutor med några mikrometers sida.
I Linköping finns ytterligare en gren av den svenska satsningen på de tunna kolflarnen. Där satsar man på att bygga grafenflak från kiselkarbid, ett ämne som annars används både som slipmedel och inom elektroniken. Kiselkarbid är helt enkelt kisel i förening med kolatomer.
Linköpingsmetoden går ut på att hetta upp kiselkarbiden tills bara kolatomerna finns kvar, och då ordnar de sig till grafen. Med Linköpingsmodellen har man lyckats få rutor av grafen som vilar på ett underlag av kisel på flera centimeter, vilket är mycket i de här sammanhangen.
Men jakten på en metod att tillverka grafen i industriell skala är internationell. En koreansk forskargrupp presenterade nyligen en variant där man hettar upp kolet till en gas, som sedan får kondensera på en kristall av nickel.
Under 1990-talet upptäcktes kolnanorör, som i princip är rör i nanoskala av hoprullad grafen. De här rören har blivit föremål för intensiv forskning, men idag när det finns grafen så har intresset för kolnanorören svalnat betydligt, även i Sverige. Grafen har bättre egenskaper än kolnanorör på nästan alla områden där man letar efter nya material.
Men en användning för nanorören kan bli som råmaterial för grafen. De är nämligen lättare att framställa, och när man väl har dem kan rören klippas upp med kemiska medel. Och genom att rulla ut de uppklippta rören så har man grafen. Den metoden kommer från Riceuniversitetet i Texas och presenterades i april i år.
Användningsområdena för grafen är oändliga, när det väl finns i tillräckligt stora mängder för att det ska vara ekonomiskt livskraftigt. När det blir verklighet vet ingen idag. Inte ens om det någonsin kommer att gå. Men jakten är i full gång över hela världen, och Sverige är med.
Vad är grafen
Rent kol kan finnas flera former. En av dem är den hårda kristallen diamant. En annan är grafit, där kolatomerna är ordnade i flak som är staplade på varandra. Ett enda sådant flak, ett enstaka skikt av kolatomer, blir grafen.
I grafen är atomerna ordnade i ett mönster som liknar ett hönsnät där varje kolatom är bunden till tre andra. Nätet bildar en unik tvådimensionell struktur där elektronerna är extremt rörliga, samtidigt som kolnätet både är superstarkt mycket flexibelt och genomskinligt. Det har dessutom en överlägsen förmåga att leda elektricitet.
De här egenskaperna gör att grafen kan bli det material som ersätter kisel och andra halvledare i framtidens elektronik. Det kan i teorin användas både till processorer, minnen, bildskärmar med mera, allt i utföranden som är lättare, flexiblare och effektivare än dagens.
Grafan – nästa steg är redan på väg
Inte minst svenska forskare undersöker hur man kan modifiera grafenet och upptäcka nya spännande egenskaper. Till exempel genom att tillsätta andra ämnen till grafenstrukturen, eller göra ett eller flera hål i nätet.
Ett exempel på den här forskningen som går ut på att vidareutveckla materialet är grafan, som skapats av grafenets upptäckare Andre Geim och hans kolleger i Manchester.
Grafan är grafen som har fått en väteatom bunden till varje kolatom. Det nya materialet är elektriskt isolerande, och kan bland annat kanske användas till att lagra väte till framtida bränsleceller. Materialet är lätt, men kan lagra stora volymer.
Terahertzstrålning
Elektromagnetisk strålning omfattar ett brett spektrum, och de olika våglängderna och svängningstalen gör att de olika typerna av strålning samverkar med atomer och molekyler i materien på sitt eget sätt.
I det lägsta frekvensområdet finns långa radiovågor, med frekvenser som mäts i kilohertz – tusen svängningar per sekund. Därefter kommer vanliga radio- och tv-frekvenser i det tusen gånger snabbare megahertz-området. Sedan följer allt mer energirik strålning. Först de snabbare mikrovågorna, och det infraröda ljuset. Det synliga ljuset, den strålning som våra ögon uppfattar som ljus, från rött till blått, är elektromagnetisk strålning med frekvenser mellan 400 och 800 terahertz (miljoner miljoner svängningar per sekund).
Ännu högre frekvenser ger det osynliga ultravioletta ljuset, och längst upp på skalan ligger de skadliga röntgen- och gamma-strålarna.
Det område som man försöker arbeta i med hjälp av grafen är det så kallade ”terahertz-gapet” – ett frekvensområde som ligger mellan mikrovågorna och det infraröda ljuset. Sådan strålning har hittills varit svår att åstadkomma, men utlovar många spännande tillämpningar (se artikeln).
Bättre minnen
Det tunna supermaterialet kan få genomslag på många olika områden. Forskare vid Rice University i Texas hittat ett enkelt men praktiskt sätt att utnyttja grefenets speciella egenskaper till att konstruera dataminnen.
Principen bygger på att en remsa av grafen bryts när den känner av en elektrisk spänning på cirka 10 volt. Men med en spänning som ligger lägre, till exempel bara en volt, sluts förbindelsen igen. Det gör att man kan ställa grafenremsan i av- respektive på-läge, två alternativ ssom sedan enkelt kan läsas av. Därmed kan grafenet spara digital information.
Ett sådant här minne är snabbare, och får plats med tio gånger mer information än dagens flash-minnen, och det kan dessutom behålla informationen i minnet under lång tid. Forskarna bakom upptäckten tror att sådana här minnen av grafen kan finnas i handeln inom tio år.