Andre Geim en Konstantin Novoselov wonnen gisteren de Nobelprijs voor de natuurkunde. Zij deden onderzoek naar tweedimensionaal grafeen. Maar wat is grafeen eigenlijk? Het materiaal kan in de toekomst gebruikt worden om supercomputers, nieuwe touchscreens en zonnecellen te maken. Zorgt dit materiaal voor een nieuwe revolutie?

Potentie
Grafeen heeft al een lange tijd veel potentie, maar werd enkel op zeer kleine schaal geproduceerd. Grafeen bestaat uit een enkele laag van koolstofatomen. Zoals u misschien wel weet bestaat grafiet uit koolstof. Grafiet is één van de zachtste vaste elementaire materialen en zit o.a. in potloden. Wanneer u met een potlood op papier tekent, dan ziet u een dikke laag koolstof verschijnen. Van één klein vlokje koolstof wordt grafeen gemaakt.

Grafeen heeft dezelfde structuur als kippengaas of een vlak bijenraat. Grafeen is 200 keer beter bestand tegen breken dan staal en is daarmee één van de sterkste materialen die momenteel bestaan. Grafeen is daarnaast één van de snelste halfgeleiders (honderd keer sneller dan silicium).

Wet van Moore
De wet van Moore beschrijft dat de dichtheid van transistoren iedere twee jaar verdubbelt. Momenteel worden transistoren op geïntegreerde circuits van silicium en andere materialen gemaakt. Helaas is de maximale dichtheid van een transistor met deze materialen bijna bereikt. Grafeen kan de vooruitgang van computertechnologie een flinke duw in de rug geven, want transistoren van grafeen werken sneller en kunnen hogere temperaturen aan dan transistoren van silicium.

Daarnaast kan grafeen gebruikt worden in nieuwe innovaties op het gebied van LCD-schermen, touchscreentechnologie en zonnecellen. Op het gebied van zonne-energie biedt grafeen veel voordeel. Door de hoge transparantie, sterkte en conductie haalt grafeen meer energie uit zonlicht.

Plakband
Geim (foto rechts) en Novoselov slaagden er als eerste in om grafeen op een substraat aan te brengen en kregen dit voor elkaar door met een eenvoudig stukje plakband dunne laagjes grafiet af te pellen. Geim en Novoselov zijn ook na hun ‘plakbanddoorbraak’ toonaangevend gebleven in het vakgebied. Nederlandse wetenschappers vinden het meer dan terecht dat dit duo de Nobelprijs heeft gewonnen. “Zij zijn als geen ander in staat een goed idee te vertalen en met eenvoudige middelen een prachtig onderzoeksresultaat te bewerkstelligen”, aldus FOM-werkgroepleider Jan Kees Maan, tevens promotor van Novoselov en oud-collega van Geim.

Andre Geim werd een paar maanden geleden geïnterviewd door de website Kennislink.nl. Daarin onthulde Geim dat hij vindt dat “wetenschap zichzelf veel te serieus neemt”. Iedere vijf jaar switcht Geim van onderzoeksveld. “Het begon ermee dat ik promoveerde op een ontzettend saai onderwerp, een obscure tak van de vaste stof fysica. Toen dat klaar was dacht ik bij mezelf: ‘dat nooit weer!’ En sindsdien ben ik blijven switchen.”

WIST U DAT…

…papier van grafeen antibacterieel is?

Grote, dunne laag grafeen
Voorheen konden wetenschappers grafenen vlokken van een fractie van een millimeter produceren. Begin dit jaar is het een groep wetenschappers gelukt om een grafenen laag van 0,5 vierkante centimeter te ontwikkelen en te opereren. De fysici creëerden het grafenen oppervlak door kristallen lagen op elkaar te laten groeien op een bedje van siliciumcarbide. Een proces dat ook op grote schaal uitgevoerd kan worden.

Wetenschappers hopen in de toekomst nog grotere stukken grafeen te maken. Eén ding is zeker: in de toekomst zit er grafeen in uw computer. Hoe lang dit nog duurt? Dat hangt af van technologische en wetenschappelijke doorbraken.