Grafeen avastati veidi rohkem, kui kümme aastat tagasi Manchesteri ülikoolis. Grafeeni hämmastavad omadused tõid kaasa buumi selle uurimises, ennustati kõige erinevamaid rakendusi. 2007.a. kirjutasime: “2004. aastal Suurbritannias avastatud ja teadaolevalt kogu universumi kõige õhem materjal grafeen on teadusringkondadesse toonud tõelise buumi. Uus materjal võib juba 5-10 aasta pärast hetkel mikroelektroonikas valitsevale ränile tõsist konkurentsi pakkuda. […]
Maailma väikseim FM raadiosaatja
Ameerika SEAS ülikooli professorite juhitud töörühm valmistas grafeenist nanomehaanilise ostsillaatori, mis võib edastada sagedusmoduleeritud raadiosignaale – teisisõnu leiutati maailma väikseim FM raadiosaatja. Tööd kajastav artikkel avaldati teadusajakirja Nature Nanotechnology 17. novembri veebiväljaandes. „Nii väikest raadiosaatjat saab praegu valmistada vaid grafeenist,“ ütles James Hone, üks artikli autoreist. „See on esimene oluline samm juhtmevaba andmetöötluse ning üliõhukeste […]
Grafeenist fotodetektor sai kiipi
Viini Tehnikaülikooli teadlastel õnnestus pooljuhtkiibi sisse ehitada grafeenist fotodetektor. Enamik kaasaja informatsioonist vahetub valgusega, näiteks üle-ookeanilistes optilistes kaablites. Arvutikiibid aga töötavad elektrisignaalidel, mis tähendab, et kusagil infoahelas tuleb teha ümberlülitus optiliselt signaalilt elektrilisele. Viini töörühmal õnnestus maailmas esmakordselt ehitada standardsesse ränikiipi grafeenist fotodetektor, mis suudab muundada mistahes laiatarbe sagedusala optilist signaali. Tööd kirjeldav artikkel avaldati […]
Uus ülitugev grafeen-metall laminaat
Lõuna-Korea KAIST Ülikooli töörühm valmistas grafeenist, vasest ja niklist laminaadi, mis on puhastest metallidest tuhandeid kordi tugevam. Tööd kajastav artikkel avaldati teadusajakirja Nature Communications 2. juuli numbris. Grafeen on ainulaadne materjal: terasest 200 korda tugevam, ühe aatomkihi paksune, elastne ja hea elektrijuht. Nimetatud ja mitmetest teistest headest omadustest hoolimata on grafeeni raske praktiliselt kasutada, sest […]
Esimene grafeenkõlar seljatab konkurentsi
Insenerid esitlesid 13. märtsil inimkonna esimest elektrostaatilist grafeenkõlarit, mille heliomadused on vähemalt sama head kui parematel poemüügi kõrvaklappidel. Enamus valjuhääldeid tekitavad heli diafragmapõhimõttel. Heli elektrisignaal juhitakse membraani elektroodidele, mis põhjustab membraani võnkumise ning seega helilaineid. „Inimese kuulmisläve 20 Hz – 20kHz sagedusvahemiku ideaalne kõlar on pideva helirõhuprofiiliga. Iga sagedusega elektrisisendile peab vastama pideva amplituudjaotusega väljund,“ […]
Oxfordi Ülikooli töörühm: vaskplaadile kasvab grafeen defektivabalt
Oxfordi Ülikooli teadlased tulid esile uue defektivaba grafeeni kasvatamise meetodiga, mis võimaldab valmistada suuri tööstusele huvi pakkuvaid grafeenlehti. Grafeenhelbed ehk domeenid kasvavad üldjuhul juhusliku orientatsiooniga. Kokkukasvanud domeenide vahele jäävad praod, mis pärsivad elektronide mobiilsust. Oxfordi töörühm lahendas probleemi tuntud keemilise aurufaas-sadestamise meetodi kohandamisega. Osutub, et kui kasutada kasvualusena vaskplaati, on võimalik domeenide orientatsiooni juhtida. Artikkel avaldatakse […]
Grafeeni abil parem dopingukontroll
Machesteri Ülikooli teadlased leidsid grafeenile järjekordse rakenduse. Ülikooli töörühm näitas, et grafeeni toel on võimalik seninägematu täpsusega inimese vereproovist uimasteid või toksiine tuvastada. Suure tõenäosusega on üheks leiutise parktiliseks väljundiks lennujaamade turvakontrollide parendamine. Koostöös Aix Marseille Ülikooliga valmistati seade, mis tuvastab sihtaineid üksiku molekuli täpsusega. Keelatud ainete avastamine kestab vaid loetud minutid. Plasmoonikal (teadus elektronide […]
Grafeeni abil valmistatavad 3D kristallstruktuurid
Manchesteri Ülikooli teadlased demonstreerisid, et grafeeni saab kasutada uut moodi 3D kristallstruktuuride valmistamisel ehitusikividena. Üksikute grafeenlehekeste ning isoleerivate kihtide üksteise peale asetamine unikaalsete uute omadustega elektroonikaseadmete valmistamiseks võib avada füüsikateaduses uue mõõtme. Teadusajakirjas Nature Materials ilmunud artiklis tutvustavad teadlased, et uut külgvaatelist pilditehnoloogiat saab kasutada nende ehitatud seadmete üksikute grafeeni aatomkihtide visualiseerimiseks. Nad leidsid, et struktuurid […]
Uus meetod kontrollib grafiidi üleminekut grafeeniks
Arkansase Ülikooli füüsikud leidsid viisi, kuidas süstemaatiliselt uurida ja kontrollida grafiidi üleminekut grafeeniks. See on oluline samm, kui tahame kasutada seda imematerjali tänapäeva tehnoloogias. Esmalt eraldasid füüsikud grafeeni – ühe kihi süsiniku aatomeid – kleeplindi abil. Läbi grafiidi liikuvatel elektronidel on mass ning nende liikumine on takistatud, kuid grafeenis liiguvad elektronid massitult ja peaaegu ilma […]
Grafeeni plasmoneid saab kergesti kontrollida
Teemantist tugevama ning kõrge juhtivusega materjalina grafeen üllatab taas: selle abil saab elektronide laineid sisse ja välja lülitada. Seetõttu saaks imematerjali kasutada uut tüüpi vooluringides, eksootilistes materjalides ning üliteravates mikroskoopides. Kui valgus langeb teatud materjalidele kindlal viisil, tekivad selle pinnal lained, mida nimetatakse plasmonideks. Need lainetavad pinnad suudavad fokusseerida valgust läbi avade, mis on väiksemad […]
Teadustöö grafeeni ja boornitriidi kaksikkihtmaterjali valmistamisest võib tähendada läbimurret transistoritööstuses
Grafeen on materjal, mis võib lahendada üha kiirema ning väiksema elektroonika nõudluse, milles ränitehnoloogia oma fundamentaalseid piire kompab. Grafeen on planaarne materjal, mis koosneb heksagonaalselt organiseeritud süsiniku aatomitest. Materjali intensiivse uurimise taga on materjali oluliselt huvi pakkuvad elektroonilised omadused, näiteks on grafeentransistori teoreetiline lülituskiiruse piir ränist 100 korda kiirem. Grafeenkiipide valmistamine on aga osutunud keerukaks […]
Grafeenipõhise fotoelemendi uus efektiivsusrekord
Sportlaste puhul pole doping hea asi, kuid Florida Ülikooli füüsikaosakonna teadlaste sõnul on dopeering uute grafeenipõhiste fotoelementide väljatöötamisel võtmerollis, tänu millele saavutati ka uus efektiivsusrekord. Grafeenipõhised fotoelemendid on odavamate ning vastupidavate päikesepatareide valmistamisel energiatööstuse suureks lootuseks. Varasemad katsed grafeeni kasutada on andnud tulemuseks vaid kuni 2,9 protsendilise energiamuundamisefektiivsuse. Florida Ülikooli teadlasterühmal õnnestus aga saavutada rekordiline […]
Mikroskoopilised juhtmed ämbliku võrguniidist
Teadlased on aastaid uurinud ämblike võrguniidi märkimisväärseid mehaanilisi omadusi. Keskmiselt 2-5 mikromeetrise läbimõõduga niit on silmale pea nähtamatu, ent on samas proportsionaalselt väga tugev ning võib algpikkusest venida kuni neli korda pikemaks. Samuti on ilmselt kõik pööningul kolanud inimesed tuttavad ämblikuvõrgu heade nakkeomadustega. Ameerika Florida osariigi Ülikooli teadlased katsid aga niidi kolmes eri katses joodi, […]
Topoloogilised isolaatorid pakuvad toatemperatuursele spintroonikale uusi arenguteid
Alles mõne aasta eest Lawrence Berkeley Rahvusvahelises Laboratooriumis avastatud tugevad 3D topoloogilised isolaatorid on nüüd üle maailma kujundamas tahkisefüüsika laborite uurimissuundi. Näiliselt lihtsatel pooljuhtidel on avastatud paljutõotavad omadused. Näiteks võib ette kujutada head elektrijuhtivusega ainet, mille ristläbilõike keskmes asub isolaatortsoon, umbes nagu vasega kaetud tennisepall. Topoloogilise isolaatori pind ei ole nagu harilikul metallil. Selle pinnaelektronide […]
Grafeenist ja kvanttäppidest valmistatud ülitundlik fotoandur
Hispaania teadlastel õnnestus valmistada grafeenist ja kvanttäppidest fotoandur, mis on teistest omasugustest miljard kurda tundlikum ning mis võib tähendada grafeenipõhiste valgussensorite ja päikeseelementide uut ajastut. Alustades ideest, et grafeenist – ühest süsiniku aatomkihist koosnevast tuntud imematerjalis – saaks valmistada häid fotoandureid, järeldasid teadlased, et puudu on vaid süsteem, mis suurendaks valguse neeldumist, mis on ainus […]
Grafeeni akustiline alternatiiv
See võib kõlada küll veidi kujuteldamatuna, kuid kaks Hispaania füüsikut valmistasid grafeeni akustilise alternatiivi lihtsalt plastmasslehte puuritud kärjelise struktuuri abil. Daniel Torrent ja José Sánchez-Dehesa Valencia Polütehnilisest Ülikoolist väidavad, et nad täheldasid ,,Diraci koonuseid” – grafeenile iseloomuliku elektronriba omadust – helilainetes, mis plastiku pinnal levivad. Kuigi veel on vaja teha palju tööd, enne kui sellest […]
Kahksikkiht grafeentransistoril parem vooluvõimendustegur
Grafeeni uurimise üheks eesmärgiks on valmistada ränitehnoloogiaga võrreldes paremate füüsikaliste omadustega elektroonikaseadmeid. Sageduslikult on grafeentransistorid juba ränianaloogidest ees, ent vajaka jääb võimendusteguri arengus, mis on väga oluline näiteks raadiotehnikas. Nüüd on aga saksa ja itaalia teadlased valmistanud kaksikkiht grafeentransistori, millel on üksikkihtseadmetega võrreldes märgatavalt parem pingevõimendustegur. „Funktsionaalse pingevõimendustegurita on transistor samahästi kui kasutu,“ ütles Pisa […]
Valmistati terahertskiirguse ribafilter ning polarisaator
Ameerika teadlased avastasid, et isolaatori ja grafeeni mitmikkihtmaterjal suudab efektiivselt varejstada tera- ning mikrolainekiirgust, lubades seejuures nähtaval valgusel komposiiti läbistada. Komposiiti on võimalik modifitseerida nii, et see neelab vaid kindla osa pealelangeva kiirguse spektrist, moodustades elektromagnetlainete ribapääsfiltri. Täheldatud efekti saaks kasutada näiteks häiretundlike elektroonikaseadmete varjestamiseks elektromagnetilise müra eest. Teadlaste sõnul on lisaks varjestamisele ning filtreerimisele […]
Grafeen kiirgab infrapunavalgust
Järjekordsed uudised grafeenist leiab teadusajakirjast Physical Review Letters, kus teadlasterühm väidab olevat leidnud grafeenil optilise võimenduse (ingl k optical gain) omaduse, mis tuleneb elektronide inversioonist pärast materjali valgustamist laseriga. Optiline võimendus tähendab seda, et materjali valgustamisel peegeldab see tagasi rohkem kui sellele algselt kiirati – väga kasulik omadus, kui juttu on sellistest optoelektrilistest seadmetest nagu […]
Metamaterjalide uus katsemeetod
Ameerika valitsuse energeetikaministeeriumi Ames Laboratooriumi teadlased arendasid metamaterjali struktueerimisel ning omaduste modelleerimisel kasutatavate juhimaterjalide otsimiseks välja uue meetodi. Töö avaldati teadusajakirjas Nature Photonics. Metamaterjalidel on energeetikasektorile huvipakkuvaid omadusi. Tavamaterjalid murravad murdumistasandis valguse teisele poole pinnanormaali, samas kui metamaterjalid on suutelised valgust murdma samale poole normaali. Selliste vasakukäeliste materjalidega on võimalik teha tasaparalleelseid läätsesid. Metamaterjalid on lisaks […]
Piesoelektriline grafeen
Kuigi grafeen on nii mitmeski mõttes imepärane, ei ole see siiski piesoelektriline. Piesoelektrilisuseks nimetatakse mõndade materjalide omadust toota deformeerimise korral elektrit. Mis aga kõige olulisem: piesoelektrilisus on pööratav. Elektrivälja rakendamisel muudavad piesoelektrilised materjalid oma kuju, võimaldades teadlastel nii seda materjali kontrollida. Piesoelektrilist efekti on rakendatud loendamatutes seadmetes alates kelladest ja raadiotest kuni ultraheliaparaatideni, kuid kõik […]
Uut tüüpi grafeenipõhine patarei
Hong Kongi Polütehnilise Ülikooli teadlased leiutasid väidetavalt uut tüüpi grafeenipõhise ,,patarei”, mis töötab puhtalt ümbritseva soojuse toimel. Nimelt püüab seade lahuses olevate ioonide soojuslikku energiat ning muundab selle elektriks. Antud uurimuse tulemused on hetkel küll veel retsenseerimisel, kuid kinnituse korral saaks sellist seadet kasutada terves hulgas rakendustes alates kunstorganite energiaga varustamisest kehasoojuse abil kuni taastuva […]
Grafüün võib olla veelgi kasulikum kui grafeen
Viimaste aastate jooksul on tehtud tohutul hulgal uurimustöid grafeeni kohta, mistõttu sellega seostuvad avastused on ühtlase sagedusega teadusmaailma jõudnud. Nüüd selgus aga, et grafeenil on aeg aupaiste oma huvitavale sugulasele – grafüünile (ingl. k. graphyne) – loovutada. Sarnaselt grafeenile on ka grafüün süsiniku aatomitest koosnev üksikkiht, kuid seda saab valmistada erinevate kujudena, mis muudab selle […]
Nanomaterjalide valmistamise uus meetod
Jyväskylä ja Harvardi Ülikooli teadlased avastasid uue meetodi, mille abil nanomaterjale valmistada. Arvutisimulatsioonide abil õnnestus uurijatel ennustada, et pikkadest ja peenikestest nanoribadest saab moodustada nanotorusid ka lihtsalt väänamise abil. Uurimuse alusidee on lihtne ja kergesti seletatav: vääna oma seljakoti sanga otsasid ning vaata, mis juhtub. Oma olemuselt klassikaline mehhanism on robustne ja kehtib nii makro-, […]
Teadlased leidsid uue viisi grafeeni oksüdeerimiseks
Northwesterni Ülikooli teadlased töötasid välja uue viisi grafeeni keemiliseks muutmiseks – samm, mis võib meid viia lähemale kiiremate, õhemate ning painduvate elektroonikaseadmeteni. Enne grafeeni imeliste omaduste reaalset rakendamist peavad teadlased õppima, kuidas selle elektrilisi omadusi kontrollida. Erinevalt sellistest pooljuhtidest nagu on räni, puudub grafeenil keelutsoo, muutes materjalist läbi mineva elektrivoolu väljalülitamise keeruliseks. Seetõttu pole puhas […]
Valmistati juhitava töörežiimiga grafeentransistor
Grafeen on väga hea juhtivusega materjal ning sobib seetõttu elektroonikakomponentide valmistamiseks. Grafeenseadmete probleemiks on aga seni olnud seadmete tööoleku muutmise vähene praktilisus. Pidevas tööolekus olev mikroseade raiskab energiat ning välistab integreeritud kiipide valmistamise, sest lekkevoolude tõttu põleks seade lihtsalt läbi. Nüüd on aga teadlased probleemi lahendusele sammukese võrra lähemal, olles valmistanud toatemperatuuril töötava sisse-välja lülitatava […]
Veelgi huvitavam grafeen
Imematerjal grafeen paljastas veel ühe oma hämmastavatest omadustest – Manchesteri Ülikooli teadlased avastasid, et grafeen on ülimalt vett läbilaskev. See leid annab grafeeni potentsiaalile üllatava lisa: seda saab kasutada ka alkolohi destilleerimisel. Teadusajakirjas Science ilmunud artiklis kirjeldab professor Sir Andre Geimi juhitud töörühm, kuidas grafeenipõhised membraanid on kõigile gaasidele ja vedelikele läbistamatud. Vesi aurustub aga […]
Grafeen paljastas oma magnetilise loomuse
Kas orgaaniline materjal võib käituda kui külmikumagnet? Manchesteri Ülikooli teadlased näitasid, et võib küll. Teadusajakirjas Nature Physics ilmunud artiklis uurisid teadlased Dr Irina Grigorieva ja professor Sir Andre Geim (üks 2010. aastal grafeeni uurimise eest Nobeli preemia saanud teadlastest) grafeeni magnetilisi omadusi, kirjutab Physorg.com. Oma puhtas olekus ei näita grafeen mingeid magnetilisi omadusi, mistõttu pihustasid […]
Nanoväänded: muudetava funktsionaalsusega grafeen-nanomaterjalid
Elektroonilised vidinad muutuvad üha väiksemateks, seda tänu aatomskaalas seadmetega. Mitmed teadlased usuvad aga, et selle kahanemise lõpp pole enam kaugel: ilma alternatiivita ränipõhistele tehnoloogiatele jääb elektroonikaseadmete suurus pidama. Üheks paljulubavaks alternatiiviks on aga grafeen – õhim materjal, mis inimesele teada. Puhas grafeen pole aga pooljuht, ent siiski saab seda muuta nii, et ilmneksid hämmastavad elektroonilised […]
Cambridge’is valmistati grafeentinti
Inglismaa Cambridge’i Ülikooli teadlased eesotsas Andrea Ferrariga on välja töötanud grafeenil põhineva tindi, millega saab elektriskeeme trükkida. Trükkimisalus võib olla näiteks tulevane elastne arvutiekraan või päikesepaneel. Tindi valmistamise algfaasis eraldatakse lahuselises keskkonnas grafeenitükikestelt helbeid. Helbeid töödeldakse mitmeid tunde N-metüülpürrolidooni vannis ultraheliga. Settinud helveste massist eraldatakse tsentrifuugi abil kõik ühest mikromeetrist (10-6m) suuremad osised, mis võiksid […]
Mullid teevad liitium-õhk akude alal rekordeid
Tänu katkiste munakoorte sarnastele mullide ümber ehitatud grafeenstruktuuridele valmistati seni kõrgeima energiamahtuvusega liitum-õhk aku. See must poorne materjal võib tulevikus asendada liitium-õhk akudes praegu kasutatavaid traditsioonilisi siledaid grafeenlehti, sest need ummistuvad kasutamise ajal väikeste osakestega. Lisaboonusena võib tuua välja selle, et uus materjal ei sõltu plaatinast või teistest väärismetallidest, vähendades seega seadme võimalikku maksumust ning […]
Grafeenlehtedes avastati uus elektriline olek
Londoni Nanotehnoloogiate Keskuse (LCN) teadlased avastasid grafiidilise ülijuhi grafeenlehtede pinnal elektroonilised triibud, mida nimetatakse ,,laengutiheduse laineteks.” See on esimene kord, kui neid triipe grafeeni pinnal täheldatud on, ning sel on grafeeni kasutamisele tõenäoliselt suur mõju. LCN-i teadlased lisasid grafeeni pinnale lisaelektrone, libistades kaltsiumi aatomeid selle alt läbi. Tavaliselt võiks eeldada, et need lisaelektronid jagunevad grafeeni […]
Defektid võivad grafeensensoreid paremaks muuta
Kuigi Illinoisi Ülikooli teadlased leidsid, et grafeenist saab valmistada ülihäid keemilisi sensoreid, panid nad tähele ka üllatavat tõsiasja: sensorid on veelgi paremad, kui grafeen ise on ”halvem” – rohkem defekte tähendab paremaid tööomadusi. ,,See on täiesti vastupidine sellele, mida me vajame transistorite jaoks,” sõnas Eric Pop, uurimisgrupi üks liikmetest. ,,Fakt, et mida halvem grafeen oli, […]
Venitatav grafeentransistor ületab teiste materjalide puudused
Kui rääkida venitatavatest, läbipaistvatest elektroonikaseadmetest, siis on selliste transistorite valmistamiseks sobiva materjali leidmine teadlastele suureks väljakutseks osutunud. Läbi on uuritud terve hulk tavapäraseid pooljuhtmaterjale, nende hulgas molekule, polümeere ja metalle, kuid nende materjalide sisemised optilised ja mehaanilised omadused ei ole üldiselt head. Need miinused teevad venituse all oma optilisi ja elektrilisi omadusi säilitava transistori realiseerimise […]
Dielektrikute aatomkihtsadestamisest grafeenile
Üheainsa aatomikihi paksune grafeen, mille moodustavad kuusnurkses võres olevad süsinikuaatomid ja mida loetakse hetkel kõige potentsiaalsemaks järglaseks ränile tuleviku nanoelektroonikas, on olnud viimastel aastatel ehk enim uuritud materjal. Materjaliteaduses valitsenud “grafeenibuumile” andis läinud aastal veelgi hoogu juurde 2010. aasta Nobeli füüsikapreemia, mis läks Manchesteri Ülikooli füüsikutele Andre Geimile ja Konstantin Novosjolovile, kes viisid veidi rohkem […]
Leiutati uus grafeeni struktuur
Suurtes mõõtudes grafeeni (loe siit) tootmine ja säilitamine on keerukas, sest materjalis toimub kergesti grafeenlehtede grupeerumine. Grafeenil on omadus paberivirna laadsesse kihti koonduda. Sellisel juhul läheb kaduma nende kasulik kogupindala. Lisaks on keeruline kihilise grafeeni töötlemine. Ameerika Northwestern Ülikooli teadlased arendasid välja grafeeni, mis ei kihistu. Uue materjali loomist inspireeris kägarpaberitega täidetud prügikorv. Teadlased suutsid […]
Grafeeni valmistamine madalal temperatuuril
Teadlased avastasid meetodi, mis vähendab kõrgkvaliteedilise grafeeni valmistamiseks vajatavat temperatuuri pea poole võrra. See tehnika avab grafeenile, mida peetakse 21. sajandi imematerjaliks, uusi uksi. Cambridge’i Ülikooli Inseneriteaduste Osakonna teadlased lisasid nikkelkile pinnale pisikese koguse kulda, millele seejärel kasvatati grafeen. Saadud sulam tähendas seda, et grafeen kasvatati 450 kraadi juures vastupidiselt muidu vajalikule 1000 kraadile. Lisaks […]
Tugevad sidemed haruldaste muldmetallide ja grafeeni vahel
Transistorid ja mäluseadmed muutuvad üha väiksemateks. Nanoskaalasse jõudmiseks tuleb aga teadlastel mõista, kuidas vaid mõned metalliaatomid käituvad, kui need pinnale sadestatakse. Ameerika Ühendriikide Energeetikaministeeriumi Ames’is asuva laboratooriumi füüsikud uurivad nanoskaalas elektroonika jaoks potentsiaalikate materjalide – grafeeni ja erinevate metallide – omavahelist vastastikmõju. Nad avastasid, et haruldased muldmetallid düsproosium ja gadoliinium reageerivad grafeeniga tugevasti, plii seda […]
Esimene detailne pilt lämmastikuga dopeeritud grafeenist
Teadusajakirjas Science ilmunud artiklis kirjeldavad teadlased protsessi, milles nad kasutasid lämmastikuga dopeeritud grafeenist selge kujutise saamiseks nelja meetodi kombinatsiooni. Nad näitasid, et üksikud lämmastiku aatomid asendasid kahedimensionaalses struktuuris süsiniku aatomeid; umbes pooled lämmastiku aatomite poolt annetatud elektronidest jagunesid üle kogu grafeeni võrestiku, muutes seega grafeenlehe elektroonilist struktuuri vaid väikestel kaugustel – umbes kahe süsiniku aatomi […]
Voltimine tugevdab grafeeni veelgi
Teadlased leidsid hiljuti, et grafeeni nanoribade kokkuvoltimine struktuurideks, mida nimetatakse inglise keeles grafoldiks(ingl. k gra – grafeen, fold – volt, voltima), teeb selle imematerjali veelgi tugevamaks. Hiinas asuvate Fuijani Tavaülikooli ja Xiameni Ülikooli teadlased avaldasid hiljuti teadusajakirjas Nanotechnology artikli, milles kirjeldatakse grafeenipõhiste nanomaterjalide uut valmistamist. ,,Hetkel tegelevad paljud teadlased grafeeni dopeerimise, alkeemia ja muuga. Me […]
Grafeenmullikestest läätsed
Grafeeni tööpõld on lai. Briti teadlased töötavad väikeste grafeenist mullikeste kallal, mille tulevikurakenduste hulka võib kuuluda muudetava fookuskaugusega inimsilma matkiv optiline lääts. Esimese sammuna näitasid teadlased, et mulli kõverust saab valise elektrivälja abil moonutada. Grafeen on ühe aatomkihi paksune süsinikupõhine materjal, millel on plejaad ainulaadseid mehaanilisi ja elektrilisi omadusi. Materjali saab ühes sihis pikemaks venitada […]
Terahertsise sagedusega leviva kiirguse ohjamine grafeeni abil
Terahertsise (1012 Hz) sagedusega leviv tugevalt infrapunane valgus on inimsilmale nähtamatu. Sellest hoolimata on tegemist kasuliku sagedusalaga, mida saab kasutada näiteks lõhkeainete ja uimastite tuvastamiseks. Ameerika Berkeley Laboratiooriumi (Berkeley Lab) valmistasid esimestena grafeenseadme, millel on terahertsiste elektromagnetlainete suhtes tugev, aga ka häälestatav, koste. Seade põhineb miljondiku meetri paksustel grafeenribadel. Ribade laiuse ja nendes asuvate laengukandjate […]
Grafeeni ootamatu kleepuvus võib viia huvitavate nanotehnoloogiliste seadmeteni
Grafeen, mida peetakse niigi hetke kuumimaks nanomaterjaliks, muutus just veelgi huvitavamaks, väidab uurimus. Uued andmed, millede kohaselt grefeenil on üllatavalt tugevad kleepuvad omadused, aitavad juhtida grafeenitootmise ning grafeenipõhiste mehaaniliste seadmete, näiteks resonaatorite ja gaasi eraldavate membraanide arengut. Eksperimendid näitasid, et grafeeni erakordne paindlikkus võimaldab sel kohaneda ka kõige siledamate aluspindade pindadega, kirjutab Physorg.com. ,,Kõige huvitavamaks […]
Teadlased leidsid grafeeni valmistamiseks lihtsa viisi
Põhja-Illinoisi Ülikooli teadlased väidavad, et nad on avastanud lihtsa viisi, mille abil saab toota suuremas koguses grafeeni. Teadlased raporteerisid teadusajakirjas Journal of Materials Chemistry, et nende uus meetod muundab süsinikdioksiidi otse paarikihiliseks grafeeniks(mille paksus on vähem kui 10 aatomit), põletades selleks puhast magneesiumi metalli kuivjääs, kirjutab Physorg.com. ,,On teaduslikult tõestatud, et magneesiumi metalli põletamine süsinikdioksiidis […]
Isejoonduvate grafeenitransistoride ja vooluahelate valmistamine areneb
Grafeen, mis on ühe aatomkihi paksune grafiitne süsinik, omab potentsiaali muutmaks olmeelektroonikat kiiremaks ja väiksemaks. Materjali suuremahuline tootmine on keeruline, tarbijate nõudlus väiksemate ja kiiremate elektroonikakomponentide järele on aga üha kasvamas. UCLA (University of California, Los Angeles) teadlased avaldasid 2010. aasta septembris, et on varasemad takistused ületanud ja suudavad grafeentransistore toota kiiremini kui varem. Uued […]
Uus valmistusmeetod tekitab grafeenis keelutsooni
Šveitsi ja Saksa teadlased töötasid välja uue viisi tootmaks eriti peenikesi spetsiifiliste mõõtmete ja keelutsooniga grafeenribasid. Ülioluline on aga, et ribade ääred on siledad, ilma milleta grafeeni kasutamine elektrooniliste seadmete valmistamisel võimalik pole. Siiani on grafeenribasid valmistatud nn. ülevalt-alla meetoditel, näiteks ribade lõikamisel suurematest grafeenplaatidest või süsinik-nanotorude avamisel. Sellistel meetoditel saadud nanoribad on aga võrdlemisi laiad(üle […]
Grafeeni abil saab vedelikest arseeni eraldada
Lõuna-Korea teadlased leidsid imematerjal grafeenile veel ühe kasutusviisi. Redutseeritud grafeenoksiidist(RGO) ja magnetiidist valmistatud komposiitmaterjali abil on saab joogiveest arseeni eemaldada. Vedeliku puhastamiseks lisatakse vette magnetiit-RGO komposiitmaterjali, kus see arseeni endasse imab. Seejärel eemaldatakse komposiit veest kiiresti ja efektiivselt püsimagneti abil, kirjutab physicsworld.com. Arseen on üks kõige kantserogeensemaid elemente üldse ning sellega mürgitatud joogivesi on igapäevane oht […]
Grafeen 2.0: unikaalse materjali uus valmistusmeetod
Arizona Osariigi Ülikooli Biodisaini Instituudi teadlane Nongjian Tao töötas välja uue meetodi grafeeni valmistamiseks, mis aitab kaasa materjali kasutuselevõtule ülikiiretes elektroonikaseadmetes. Koostöös kaasteadlastega Saksamaa Max Plancki Instituudist, Utah ning Pekingi Tsinghua Ülikoolist valmistas Tao kolmeteistkümnest benseenrõngast koosneva grafeentransistori, vahendab physorg.com. Superbenseeni ehk koroneeni molekulis on elektrooniline keelutsoon täiustunud – omadus, tänu millele võib olla võimalik […]
Teadlased vaatlesid esimest korda reaalajas grafeeni muutumist C60-fullereeniks
Läbistuselektronmikroskoopiat kasutades olid Hispaania, Saksamaa ning Suurbritannia teadlased esmatunnistajateks grafeenlehtede muundumisele sfäärilisteks fullereenideks, inglise keeles tuntud kui ka ‘buckyballs,’ Buckminster fullerenes, eesti keeles ka C-60 fullereenina. Usutavasti annab eksperiment ka uut informatsiooni C-60 fullereenide tekkeprotsessi kohta, mis on aatomskaalas siiani saladuseks. ,,See on esimene kord kui keegi on otseselt fullereeni tekkimist jälginud,” sõnas Andrei Khlobystov […]
Aatomjõumikroskoobi teraviku abil saab grafeen-nanojuhtmeid ‘kirjutada’
Ameerika Ühendriikide ning Prantsusmaa teadlased on välja töötanud uue lihtsa meetodid grafeenist vooluringide valmistamiseks. Protsess seisneb voolu juhtivate grafeen-nanojuhtmete ‘kirjutamises’ grafeenoksiidile, kasutades selleks imepisikest kuumutatud teravikku. Meetodi abil saaks edukalt valmistada ka painduvaid elektroonikaseadmeid, vahendab physicsworld.com. Grafeenipõhiste seadmete rakendamiseks toodete valmistamisel peavad teadlased enne välja töötama meetodid, mis lubaksid toota grafeen-vooluringe suures koguses, kasutades selleks […]
Lisandiga grafeen
Hiljuti avastatud ränipõhiste elektroonikaseadmete valmistamisel kasulik orgaaniline molekul võib olla kasutatav ka grafeenipõhiste seadmete väljatöötamisel. Max Plancki Metalliuuringute Instituudi teadlaste vastavasisuline artikkel ilmus Physical Review B 1. juuni väljaandes. Üliõhukest süsinikukihti, tuntud ka kui grafeeni, saaks tulevikus kasutada suure hulga väikesemõõtmeliste ja efektiivsete elektroonikaseadmete valmistamisel. Kuid kasuliku komponendi valmistamiseks tuleb räni või grafeeni elektrilisi omadusi kontrolli […]
Grafaanil veel rohkemgi potentsiaali: kvanttäpid
Grafaan(ingl. keeles graphane, toim.) on praegu enimuuritav uus materjal kogu maailmas, vooluga on kaasa läinud ka Rice’i Ülikooli teadlased, kes on ehk sammu eeski. Rice’i ülikooli masinaehituse, materjaliteaduse ning keemia professori Boris Yakobsoni juhitud teadlased avastasid hiljuti, et eraldades kahedimensionaalselt grafaanlehelt kindlatest kohtadest vesinikuaatomeid, avanevad loomulikud puhta grafeeni alad, mis näevad välja ning ka käituvad kui kvanttäpid. Selline avastus […]
Kriitilisest käitumisest grafeenis
,,Üks lootusi, mis inimestel grafeeni suhtes on, on selle kasutamine elektroonikaseadmetes. Selles nähakse potentsiaalset räni asemikku, seda just tänu selle unikaalsetele omadustele,” sõnas Herb Fertig. Grafeen on hea voolujuht ning seda on kerge jahutada, mistõttu oleks see ideaalne pidevalt vähenevate mõõtmetega elektroonikaseadmetes kasutamiseks. Siiski on teadlastel grafeeni omadustest veel palju teada saada, kaasa arvatud tähtis oskus elektronide voolu […]
Mitmekihiline grafeen püsib jahedana
Ameerika Ühendriikide teadlaste sõnul kahaneb materjali paksenemisel mitmekihilise grafeeni soojusjuhtivus. Vaatamata sellisele langusele on teadlased veendunud, et grafeen oleks väikeste elektrooniliste seadmete jahutamisel parem kui tavapärased vasest soojusjuhid. Samuti kinnitavad uurimustöö tulemused varasemaid uuringuid, mille kohaselt juhib grafeen soojust paremini kui ükski teine teadaolev materjal. 2008 aastal näitas Alexander Balandin koos oma kolleegidega California Ülikoolist, […]
Grafeentransistorid nanoseadmetes
Juba aastaid on teadlased uurinud süsinik-nanotorude ning grafeeni omadusi eesmärgiga kasutada neid nanoeletroonilistes seadmetes. ,,Grafeenil ning nanotorudel põhinevatel seadmetel ei ole praegu mingit masstoodangu rakendust,” sõnas Zhenxing Wang. ,,Nüüd on neil võimalus näidata, milleks nad suutelised on.” Wang on üks Pekingi Ülikooli Nanoseadmete Füüsika- ja Keemialaboratooriumi teadlasi. Koos Zhiyong Zhangi, Huilong Xu, Li Dingi, Sheng […]
Grafeen tugevamate ja purunemiskindlamate materjalide valmistamisel süsinik-nanotorudest etem
Kolm hiljutist Rensselaeri Polütehnilises Instituudis tehtud uurimustööd näitavad miks on grafeen praegustest nanomaterjalidest just parim materjal tugevdamaks sulameid kõiges: alates tuuleturbiinidest kuni lennukite tiibadeni välja. Grafeeni sisaldavad metallisulamid on võrreldes süsinik-nanotorusid või muid nanoosakesi sisaldavatest sulamitest tugevamad, jäigemad ning vähem altid murduma. See tähendab et grafeeni võimaldaks luua nanokomposiitmaterjalide järgmise generatsiooni. ,,Ma olen töötanud nanokomposiitmaterjalidega ligi 10 aastat ning materjali mehaaniliste […]
Mida on näha grafeeni sees?
USA teadlased Georgia Tehnikainstituudist ning Rahvuslikust Standardite ja Tehnoloogia Instituudist näitasid hiljuti et moiré mustrit, interferentskujutist, mis ilmub kahe või enama kihi üksteisele viltusel asetamisel, on võimalik kasutada teada saamaks kuidas grafeeni kihid üksteisele on asetatud ning avastata survestatud alasid. Oskus teha kindlaks grafeenkihtide asetuse suund ning leida survekohad on kasulik mõistmaks grafeeni mitmikkihtide elektroonilisi omadusi ning elektronide liikuvust selles. […]
Grafeenist nanorullid
Kas grafeeni on võimalik painutada, väänata ja kokku rullida? UC San Diego ning Bostoni Ülikooli füüsikud väidavad et saab. Ajakirjas Physical Review B ilmunud artiklis väidavad teadlased et grafeeni soodumust iseenda külge kleepuda ning ,,nanorulle” moodustada on võimalik elektrostaatiliselt kontrolli all hoida, tänu millele saaks tulevikus valmistada terve hulga uusi seadmeid. Erinevalt süsinik-nanotorudest, uudsete omadustega puhta […]
Grafeen: milleks on konarused kasulikud
Hetkel on grafeen tõenäoliselt enim uuritav uus materjalisüsteem kogu maailmas. Selle hämmastavate mehaaniliste, keemiliste ning elektrooniliste omaduste tõttu oleks seda võimalik tulevikus rakendada paljudel aladel, näiteks mikroelektroonikas. Elektronidel on grafeenis eriti suur liikumisvabadus ning seetõttu võiks grafeen olla praegu kiirete arvutikiipide tootmisel kasutatava räni aseaineks. Teadusliku koostööna uurisid Hanoveri Leibnizi Ülikooli ning Füüsika-Tehnika Instituudi(Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB) […]
Grafeen värvitundlikes päikeseelementides
Grafeenile harjaste lisamine võib olla võti odavate päikeseelementide efektiivsuse suurendamiseks. USA keemikud on välja töötanud uudse grafeenipõhise värvaine, mis käitub kui fotoelektronide allikas, muutes selle kasutuskõlblikuks värvitundlikes päikeseelementides(dye-sensitive solar cell ehk DSSC), odavaks alternatiiviks ränist elementidele. Värvitundlikud päikeseelemendid kasutavad footonitest energia ammutamiseks valgustundlikke lahuseid titaaniumdioksiidiga kaetud alusetel. Valgus ergastab värvaines olevaid elektrone ning need kõrge energiaga elektronid […]
Grafeenkilede tootmisprobleemi ületamine
Grafeen on potentsiaalne tuleviku elektroonikatööstuse superstaar. Tänu ebatavaliselt hästi liikuvatele elektronidele, mis suudavad materjali läbida pea valguse kiirusel – 100 korda kiiremini kui elektronid läbivad räni – saaks grafeeni kasutada ülikiiretes transistorites või arvuti mälukiipides. Grafeeni ebatavaline meekärje sarnane struktuur on väga painduv ning mehaaniliselt vastupidav, samuti on sel unikaalsed optilised omadused, mis teevad selle kasutatavaks […]
Grafeeni edusammud uue põlvkonna rakenduste suunas
Vaid aatomkihi paksune materjal grafeen säilitab oma hea soojusjuhtivuse ka substraadile kinnitatult – omadus, mille olemasolu on kriitilise tähtsusega, et muuta laborileiutised kasutuskõlblikuks komponendiks suure hulga nanoelektrooniliste seadmete jaoks. Ajakirja Science 9. aprilli numbris ilmunud artiklis teatab rühm insenere ning teoreetilisi füüsikuid Texase Ülikoolist, Bostoni kolledžist ning Prantsusmaa Aatomienergia Komisjonist, et üliõhuke grafeen juhib soojust rohkem […]
Uued teadmised grafeeni-metalli vastastikmõjudest
Hiljutise uurimistöö käigus leidsid teadlased Brookhaven National Laboratory’st mitmeid hämmastavaid detaile grafeeni elektriliste ja optiliste omaduste kohta jälgides grafeeni kiht-kihi haaval ‘kasvamist.’ Tänu nende uurimusele võib grafeenist saada materjal, mida kasutatakse tulevikus arvutite, digitaalsete ekraanide ja elektrooniliste sensorite väljatöötamisel. ,,Grafeen on materjal millel on tõesti potentsiaali asendada elektroonikatööstuses kasutatavat räni,” lausus Peter Sutter, materjaliteadlane Brookhaveni Rakenduslike […]
Pigem efekt kui defekt – samm lähemale väiksemate, kiiremate grafeenipõhiste seadmeteni
Kuuldes sõna ‘defekt’ mõtleme me sellest kui lahendust vajavast probleemist. Ühes hiljutises uurimuses aga tekitasid Lõuna Florida Ülikooli teadlased defekti, mis võib ise olla lahenduseks probleemile üha uute elektroonikaseadmete väljatöötamisel. Ajakirjas Nature Nanotechnology ilmunud artiklis kirjeldatakse professorite Matthias Batzilli ja Ivan Oleyniku juhitud teadlasterühma uudset lahendust, mis seisneb grafeenile lisadefekti tekitamises. Et grafeen oleks kasutatav sellistes elektroonilistes rakendustes nagu näiteks […]
Grafeenipõhised uudsed OLED ekraanid
Stanfordi Ülikooli teadlased on välja töötanud täiesti uudse kontseptsiooni orgaaniliste valgusdioodide(OLEDide) valmistamiseks, kus läbipaistvaks juhtmaterjaliks on mõned nanomeetrid grafeeni. See saavutus sillutab teed laiaulatuslikuks odavaks OLEDide masstootmiseks plastikalusele, mida on võimalik kokku rullida nagu tapeeti ning ‘kleepida külge’ pea igale pinnale. Tänu oma suurepärasele pildi-kvaliteedile, väikesele energiavajadusele ning õhukesele struktuurile on OLEDide tehnoloogiat arendatud juba pea 20 aastat, kuid alles […]
Valmis esimene grafeenist fotodetektor
IBM-i teadlased on saanud valmis esimese grafeenist tehtud fotodetektori. Seadet, mis on võimeline ülitäpselt avastama optilist andmevoolu kiirustel kuni 10Gbit/s, saaks tulevikus kasutada uut sorti vooluringide valmistamiseks, mis kasutaksid informatsiooni töötlemiseks ja edastadamiseks nii valgus- kui ka elektrivoolu. Fotodetektorid on seadmed, mis detekteerivad valgust muutes optilise signaali elektrivooluks. Fotodetektoreid kasutatakse laialdaselt näiteks kommunikatsioonivahendites, fototöötluses ning andurites. Kaasaegsed fotodetektorid […]
Grafeen lahenduseks vesiniku ladustamisel
Tänu oma juhtivuslikele, soojuslikele ning optilistele omadustele on grafeenist saanud viimaste aastate ‘staar-materjal,’ sest ta on kasutatav suures hulgas sensorites ning pooljuhtseadmetes. Oma algsel kujul ei ole grafeen aga vesiniku ladustamiseks sobiv, leidsid teadlased NIST Center for Neutron Research’ist. Kuid kui asetada oksüdeeritud grafeenlehekesed kihiti, kus kihte ühendaksid molekulid nii, et vahele jääks ka piisavalt vaba ruumi, […]
Nanokujutiste kandmine grafeenile
Ajakirjas Nano Letters ilmunud artiklis kirjeldavad teadlased grafeeni elektrooniliste omaduste varieerimist pööratavas protsessis, kus omadusi on võimalik modifitseerida ka piiratud alas. Selleks on kasutatud üksteise järel vesinik-passiveerimist ning elektronstimuleeritud vesiniku desorptsiooni skaneeriva tunnelmikroskoobi abil. Grafeen on praktiliselt ideaalilähedane kahemõõtmeline juht, mis koosneb ühest lehekesest kuusnurkselt paiknevatest süsiniku aatomitest. Kasutades vesinik passiveerimist on võimalik grafeeni elektrilisi omadusi […]
Edusammud grafeeni masstootmise suunas
Hiljuti on teadlased teinud suuri edusamme lahendamaks probleeme, mis takistavad grafeeni masstootmist, mis teeks grafeenist tõsise konkurendi elektroonilistes seadmetes praegu kasutuses olevale ränile.. Tootmisprobleeme käsitlev artikkel ilmus ajakirjas Nano Letters, koostööd tegid teadlased Saksamaa, Itaalia, Rootsi ja Venemaa teadusinstituutidest. Victor Aristov ja kolleegid rõhutavad, et grafeen võiks tulevikus asendada räni ülikiiretes arvutiprotsessorites ning muudes seadmetes. Grafeeni masstootmise takistuseks […]
Grafeenkihtide valmistamine kristallatsiooni abil
Selle avastamisest saadik on grafeen jätkuvalt huvi äratanud. Mitmel erineval viisil grafiidist saadav grafeen on moodustatud ühest kihist kuusnurkselt paiknevatest süsiniku aatomitest. Oma ehituse tõttu pakub grafeen kõige rohkem huvi just nanostruktuuride vallas. Lisaks grafeeni tänu selle elektrilistele ja optilistele omadustele võimalik kasutada alternatiivina muudele materjalidele nii elektroonikas kui ka sensorites. Räägitakse ka grafeeni kasutamise […]
Metallkontaktide paigutamise efektist elektronide transpordile grafeenis
Kasutades laiaulatuslikke superarvuti arvutusi analüüsisid teadlased hiljutises uurimuses metallkontaktide grafeenile paigutamise mõju elektronide transportimise omadustele, varieerides ühenduskoha pikkust, laiust ning suunda. Antud uurimustöö on esimene kvantitatiivne uurimus elektronide transpordist läbi metall-grafeen ühenduskoha, mis analüüsib detailselt ka varasemaid mudeleid. Informatsioon selle kohta, mil viisil metallkontaktide paigaldamine mõjutab elektronide transporti grafeenis on oluline seda materjali uurivatele teadlastele […]
Grafeenist ‘nanovõrgul’ potentsiaali muuta elektroonikaseadmete tulevikku
Grafeenil, ühe aatomkihi paksusel meekärje struktuuriga süsiniku võrestikul on potentsiaali leida tulevikus kasutust raadiotes, arvutites, telefonides ning muudes elektroonikaseadmetes. Kuid selle rakendamist takistab fakt, et pool-metallilisel grafeenil puudub keelutsoon, mistõttu ei saa seda hästi kasutada kui pooljuhti, et võimendada või lülitada elektroonilisi signaale. Kuigi grafeenlehekesi nanoribadeks lõigates võib tekitada suurema keelutsooni ning seeläbi seadmete töövõimet […]
Grafeentransistor tegi uue kiirusrekordi
Ameerika Ühendriikides valmis hiljuti maailma kiireim grafeentransistor, äralõikesagedusega 100GHz. Transistori ehitanud teadlaste arvates on tulevikus võimalik seadme mõõtmeid vähendada ja optimiseerida nii, et see oleks kiireim kõigist harilikest ränipõhistest transistoritest. Uus transistor leiaks kasutust mikrolaine-kommunikatsiooniseadmetes ning pilditöötlustehnoloogiates. Et elektronid suudavad liikuda kõigest ühe süsiniku aatomkihi paksuses grafeenis ülisuurel kiirusel, on seda tulevikus võimalik kasutada paljudes elektroonikaseadmetes. […]
Uus tehnoloogia võib viia odavate prinditavate valguslehtedeni
Uue supermaterjali – grafeeni – kasutuselevõtuga on Rootsi ja Ameerika teadlased leidnud viisi uut tüüpi valgustuskomponentide tootmiseks, mis on odavad ning keskkonnasõbralikud Uurimus, mis sillutab teeb näiteks täielikult plastikust tehtavale helendavale tapeedile, avaldati ajakirjas ASC Nano Linköpingi, Umeå ja Rutgersi ülikooli teadlaste poolt 4.veebruaril. Äärmiselt õhukesi ning elektrit säästvaid orgaanilisi valgusdioode OLED-sid on hiljuti laialdaselt […]
Grafiidist tehakse erakordselt tugevat paberit.
Grafeenoksiidist valmistatud “paber” on uus materjal, mida saab voltide, kortsutada ja teatud määral ka venitada. Materjali eripära seisneb aga selles, et olles tavalise paberi paksune on ta erakordselt kõva ja tugev. Materjali loojad arvavad, et seda saab kasutada näiteks ioonjuhtide ja superkondensaatorite loomisel. Grafeen on ühe aatomi paksune grafiidikiht. Ainulaadste elektriliste omaduste kõrval on […]
Grafeen&Grafaan
Grafeeni uurimises käib vilgas elu: Physical Review: Graphene GrapheneTimes 2004. aastal Suurbritannias avastatud ja teadaolevalt kogu universumi kõige õhem materjal grafeen on teadusringkondadesse toonud tõelise buumi. Uus materjal võib juba 5-10 aasta pärast hetkel mikroelektroonikas valitsevale ränile tõsist konkurentsi pakkuda. Grafeen on toatemperatuuril parim elektrijuht ja samas terasest 200 korda tugevam.