Šmrnc: Nobelova cena za fyziku za objevení grafénu

Andre Geim pochází ze Soči a v říjnu slaví 52. narozeniny. Paradoxní je, že před deseti lety získal tzv. Antinobelovu cenu. Udělují je představitelé časopisu Annals of Improbable Research (to znamené Anály nepravděpodobného výzkumu) a získávají ji vědci za zveřejňování nejzbytečnějších článků. Letos ji ve fyzice získali vědci, kteří dokázali, že pokud si na boty nazujeme ponožky, bude nám to na ledu méně klouzat. Nebo za vývoj sbírání velrybího nosního hlenu pomocí dálkově řízené helikoptéry. Andre Geim ji získal v roce 1997 za to, že dokazoval, že žába může levitovat v magnetickém poli.

Geim pracuje v manchesterském Centru nanotechnologií jako ředitel Ústavu fyziky pevné fáze.  Jeho kolega Konstantin Novoselov se narodil v roce 1974. Vystudoval v Rusku, doktorát získal v Nizozemí a spolu se svým šéfem Geimem odešel do Manchesteru. Nobelovu cenu získali za své práce s grafénem. Grafén je jedna z forem chemického prvku uhlíku. Ano, toho uhlíku, který známe ve formách grafitu nebo diamantu. Grafén je monomolekulární nebo bimolekulární vrstvou, takže vytváří koberec o tloušťce jednoho nebo dvou atomů.

Jednoatomový grafén má vynikající elektrickou vodivost, dvojatomový funguje jako polovodič. Je to nejtenčí a současně nejpevnější materiál, který je doposud znám. Pro přeříznutí 100 mikrometrového vlákna, což je vlákno přibližně stejně silné jako jeden vlas, je potřeba vyvinout sílu 20 000 N, čili postavit na toto vlákno dvoutunové auto. Elektrony v grafénu se chovají tak, jako by neměly žádnou hmotnost a pohybují se rychlostí blízké rychlosti světla. Proto mají tak dobrou vodivost.  Navíc jsou průhledné, dají se z nich tedy snadno vyrábět displeje. Můžou se skládat do větších celků a předpokládá se výroba tranzistorů z grafénu a jejich využití v mikroprocesorech a pamětech.

Dá se grafén nějak uměle vyrobit? Dá a ani to údajně nestojí moc peněz. Základem je obyčejný papír namočený v hydrazinu. V něm se uhlík z papíru zredukuje na atomární uhlík a vytvoří se grafén. Zachová si i původní strukturu, dosáhneme tak monomolekulární vrstvu o rozměrech 20 x 40 mm.

A kdy můžeme očekávat grafén v praxi a co od něj můžeme očekávat?  Možná další posunutí rychlosti procesorů v počítačích, výkonnější paměti, vývoj a zlevnění dotykových displejů. Navíc se pro jeho unikátní vlastnosti můžeme těšit na další zajímavé objevy pro nanotechnologii a fyziku pevných látek a objev dosud neznámých fyzikálních jevů. Kromě elektrických vlastností má vynikající pevnost, předpokládá se, že by mohl být základem nosného vlákna plánovaného výtahu na oběžnou dráhu. Máme se tedy na co těšit.

Rekordy:

(převzato ze serveru ekonom.ihned.cz)

Přes své relativní mládí má grafen za sebou úctyhodnou sbírku rekordů.
- Vznikl z něj nejrychlejší známý tranzistor s frekvencí 100 gigahertzů.
- Z grafenu je také zatím nejpevnější testovaná pevná látka a v tahu je asi dvěstěkrát pevnější než ocel.
- Ještě nedávno byl také nejdražším známým materiálem. V dubnu 2008 by stál vzorek o velikosti centimetr čtvereční zhruba sto milionů dolarů.
- O rok a několik měsíců později se velmi kvalitní vzorky prodávaly za sto dolarů
za centimetr čtvereční a cena bude podle všeho dále klesat.

Zajímavosti o Andreji Gejmovi:

- Ruský fyzik s nizozemským občanstvím působící ve Velké Británii. V roce 2004 byl jednou z hlavních postav skupiny, která oznámila objev grafenu.
- Materiál už objevili nebo teoreticky předpověděli i jiní, a to až o desítky let dříve. Skutečný zájem o grafen však vzbudil až objev Geima a jeho skupiny.
- Kromě objevu grafenu Geim proslul i kvůli práci na vývoji »gekopásky«, tedy lepicí pásky odvozené od podoby tlapek ještěrek gekonů. Měla by fungovat na základě sil, které k sobě přitahují jednotlivé molekuly.
- Slavný je i jeho experiment s »létajícími« žábami a křečky, kterážto zvířata nechal (živá) vznášet v magnetickém poli.
- Jeden z jeho článků o magnetolevitaci do seriózního vědeckého časopisu podepsal s Geimem jeho křeček Tiša, který v té době podle průvodního popisku působil jako doktorand v holandském Nijmegenu. Ani editorům, ani vědcům kontrolujícím článek autor H.A.M.S. ter Ticha (K.Ř.E. Ček Tiša) nepřišel podezřelý. Na obhajobu Tišy je nutno přiznat, že se experimentů s levitací v magnetickém poli účastnil na vlastní kůži.