Keď zoberieme do&nbsp;rúk ceruzku a&nbsp;urobíme čiaru, priblížime sa doslova na&nbsp;dotyk ku grafénu, čiže jednoatómovej vrstve uhlíka. Grafén je najtenším materiálom, ktorý človek vyrobil. Jeho potenciál sa uplatní všade, kde treba niečo ohýbať, stláčať či zmenšovať. A&nbsp;pri mnohých iných činnostiach.

Inšpirácia z&nbsp;Kanady V&nbsp; roku 2010 získali Andre Geim a&nbsp;Konstantin Novoselov Nobelovu cenu za&nbsp;fyziku za&nbsp;prelomové výskumy grafénu. Bola to vedecká senzácia. „Nobela“ tentoraz nezískal rokmi overený objav, ale ešte takmer horúca novinka zo&nbsp;sveta materiálov. To sa v&nbsp;prísnom svete nobelovských tradícií stáva málokedy. Teoretické základy grafénu vypracoval tesne po&nbsp;druhej svetovej vojne kanadský fyzik Philip Russell Wallace. Problém však odvtedy znel, ako ho vyrobiť.

Autostráda pre&nbsp;elektróny Grafén má skvelé vodivé vlastnosti. Elektróny sa v&nbsp;ňom netlačia jeden na&nbsp;druhý ako v&nbsp;neprehľadnom dave, ale svištia vedľa seba po&nbsp;dvojrozmernej autostráde, takže ich nemá čo spomaľovať. Americký gigant IBM s&nbsp;pomocou grafénu už&nbsp;v roku 2008, v&nbsp;ktorom sa prerušil a&nbsp;obnovil elektrický prúd 26-miliárdkrát za&nbsp;sekundu, inak povedané, jeho frekvencia dosiahla 26 gigahertzov.

Nový obvod z&nbsp;IBM Neskôr IBM demonštroval aj tranzistor s&nbsp;frekvenciou sto gigahertzov, čo je vyše dvojnásobok frekvencie, ktorú dosahujú kremíkové tranzistory porovnateľných rozmerov. Prvý grafénový integrovaný obvod sa tiež zrodil v&nbsp;IBM, bolo to v&nbsp;júni 2011. Dokázal sa vyrovnať s&nbsp;frekvenciami až desať gigahertzov  pri nezmenenej výkonnosti a&nbsp;v&nbsp;neuveriteľnom rozsahu teplôt: od&nbsp; 27 do&nbsp;127 stupňov Celzia. Pri výrobe  integrovaného obvodu narazili experti z&nbsp;IBM na&nbsp;mnohé prekážky. Grafén sa totiž nespráva ideálne pri kontakte so&nbsp;zlatom, s&nbsp;hliníkom alebo paládiom. Práve tieto kovy však tvoria ostatné časti obvodu a&nbsp;každý dotyk s&nbsp;nimi zhoršuje mobilitu elektrónov, čo je kľúčová výhoda grafénu.

Zdolajú kremíkovú bariéru? Počítačový gigant IBM sa s ťažkosťami ako-tak vyrovnal, no pokračuje v hľadaní materiálov, ktoré sa budú ku grafénu správať ohľaduplnejšie. Pokrok vo výskume je veľmi dôležitý najmä preto, že kremík a ďalšie&nbsp; materiály, ktoré sa dnes používajú v polovodičoch, sa už priblížili k hranici zmenšovania a integrovania. Grafén môže túto bariéru prelomiť. Umožnilo by to ďalej zvyšovať výkon počítačov a zároveň ich zmenšovať. V januári 2010 sa po prvý raz podarilo zostrojiť dostatočne veľkú grafénovú plochu, aspoň 50 štvorcových milimetrov, na praktické použitie. O niekoľko mesiacov neskôr dokázali juhokórejskí výskumníci&nbsp; vytvoriť obdĺžnik s uhlopriečkou 76 centimetrov. To už je dostatočný rozmer na televíznu obrazovku, aj keď od experimentov k hromadnej výrobe je ešte ďaleko.

Najdrahší v&nbsp;histórii Ako to v&nbsp;začiatkoch každej technológie býva, najväčšou prekážkou prvotného rozmachu je cena. V roku 2005 stála výroba vzorky hrubej ako ľudský vlas tisíc dolárov, čo z&nbsp;grafénu vtedy robilo najdrahší materiál v&nbsp;dejinách. Grafén však ukázal svoju životaschopnosť už o&nbsp;rok neskôr, keď sa objavili správy, že malé začínajúce firmy ho vedia vyrobiť lacnejšie a&nbsp;vo veľkom množstve.

Desať rokov, alebo viac? O&nbsp; rozsiahlom komerčnom využití grafénu sa hovorí v&nbsp;horizonte desiatich rokov, čo je zhodou okolností čas, keď sa očakáva dosiahnutie hranice potenciálu kremíka. Sektoru počítačových technológií by tak nehrozilo náhle zastavenie pokroku. Skeptici však poukazujú na&nbsp;osud iných nádejných materiálov, napríklad uhlíkových nanotrubíc, ktorých aplikácia trvá dlhšie, ako sa pôvodne očakávalo. Treba teda len dúfať, že grafén nestretne ani osud nanotrubíc, ale ani termonukleárnej fúzie. O&nbsp;tomto nádejnom energetickom zdroji sa už niekoľko desaťročí hovorí, že čas jeho masového využitia nastane o&nbsp;tridsať až štyridsať rokov.

Uhlík v&nbsp;novej role Uhlík, ktorý vo&nbsp;forme uhlia a&nbsp;ropy momentálne prispieva k&nbsp;zvyšovaniu koncentrácie skleníkových plynov, paradoxne môže prispieť k&nbsp;ich obmedzeniu. Možno si&nbsp; jedného dňa budeme solárne články z&nbsp;grafénu vešať v&nbsp;bytoch ako záclony alebo rolety, prípadne budú votkané do&nbsp;oblečenia, ktoré dokáže nabíjať náš mobilný telefón alebo mp3 prehrávač.

Budúcnosť ukáže Množstvo ďalších využití zostáva ešte stále neznámych, ale v&nbsp;tomto roku sa o&nbsp;nie-ktorých z&nbsp;nich zrejme dozvieme viac. Veď iba v&nbsp;roku, keď dostali Geim a&nbsp; Novoselov „nobelovku“, bol grafén témou tritisíc vedeckých prác. Internetová stránka, ktorá sa venuje grafénu, v&nbsp;čase písania tohto článku informovala o&nbsp;jeho možnom využití na&nbsp;lacnejšie sekvencovanie DNA, stonásobné zvýšenie odolnosti medi proti korózii, výrobu účinnejších molekulárnych plynových membrán alebo terahertzových superšošoviek.

Pomôže aj vedcom Doteraz sme písali o&nbsp;praktickom využití grafénu. Existujú však aj veľmi zaujímavé možnosti, ako tento nový materiál použiť pri ďalšom vedeckom výskume. Grafén sa uplatní napríklad pri štúdiu Kleinovho paradoxu, ktorý sformuloval švédsky fyzik Oskar Klein. Paradox opisuje rozdiely správania elektrónu podľa zákonov klasickej fyziky a&nbsp;kvantovej mechaniky, ktoré možno študovať iba pri veľkých energiách a&nbsp;rýchlostiach vytvorených náročnými a&nbsp;nákladnými urýchľovačmi. Andre Geim predpokladá, že s&nbsp;pomocou grafénu Kleinov paradox preveria v&nbsp;neďalekej budúcnosti v&nbsp;laboratóriu oveľa jednoduchšie.

Supermateriál budúcnosti? Grafén môže posunúť ľudstvo vpred

Plus TV

Je to vôbec možné? Tieto budovy fungujú takmer večnosť

Pohoria a hory USA, ktoré ľuďom berú dych nielen pri výstupe

Najnebezpečnejšie jedlá sveta: Pozor, čo si kladiete na jazyk

Výber pre vás

Supermateriál budúcnosti? Grafén môže posunúť ľudstvo vpred

Súvisiace články

Zmeny klímy môžu mať bizarné účinky, prejavia sa tam, kde by ste to nečakali

Nahradí drevo oceľ a betón? Drevené výškové budovy už stoja

FOTO IT-čkári sa podelili o najhoršie faily, s ktorými sa stretli

FOTO Dom za dva milióny? Svoje tajomstvá skrýva pod zemou

Ázijské sršne v Európe: Bojujú s nimi už v niekoľkých štátoch

Hubblov nástupca: Teleskop Jamesa Webba môže ísť do vesmíru už čoskoro

Plus TV

Je to vôbec možné? Tieto budovy fungujú takmer večnosť

Pohoria a hory USA, ktoré ľuďom berú dych nielen pri výstupe

Najnebezpečnejšie jedlá sveta: Pozor, čo si kladiete na jazyk

Výber pre vás