Kiedyś martwiłem się, że żyję w nudnych czasach. Pamiętam drugą połowę lat siedemdziesiątych. Przyjechali do mnie znajomi z liceum. Studiowali w Warszawie na socjologii i jakoś wciągnęli się w działalność opozycyjną. Do Świdnicy nic z tych atrakcji nie docierało i problem życia w nudzie stawał się bardzo widoczny. Ale to, co później nastąpiło, dowiodło, że czasy mamy wyjątkowe. Szczególnie widocznie to jest w elektronice. Okazuje się, że kończy się era krzemu i czeka nas zupełna rewolucja technologiczna w półprzewodnikach. Coraz głośniej jest o polskich naukowcach, którzy właśnie patentują na całym świecie metodę przemysłowej produkcji grafenu. Ten cudowny materiał już wkrótce może zastąpić krzem i zrewolucjonizować elektronikę. A Polskę wprowadzić do pierwszej ligi potęg w tej dziedzinie.
Jak podaje wikipedia, grafen to substancja z węgla o grubości jednego atomu – najcieńszy materiał, jaki tylko można sobie wyobrazić. Jednym gramem można pokryć kilka boisk futbolowych. To nie wszystko. Lepiej niż miedź przewodzi ciepło i elektryczność, jest sto razy mocniejszy niż stal, a jako półprzewodnik w wielu zadaniach spisuje się lepiej niż krzem. Odkryto go sześć lat temu, przed dwoma laty okrzyknięto cudownym materiałem, a lista jego zalet wciąż się wydłuża. Kłopot w tym, że grafen niezwykle trudno uzyskać, dawniej w ogóle wydawało się to niemożliwe. Odkrywcy natrafili na niego przypadkiem (w zeszłym roku nagrodzono ich Nagrodą Nobla), ale ich chałupniczy sposób wytwarzania – za pomocą taśmy przylepnej Scotch – nie daje się zastosować w praktyce. Laboratoria na świecie opatentowały już blisko 200 innych metod otrzymywania i zastosowania grafenu. Ale metoda jego wzrostu wynaleziona w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) w Warszawie może mieć szanse na podbój świata. Dlaczego?- Wykorzystuje te same urządzenia i procesy, które teraz powszechnie stosuje przemysł elektroniczny. Osadzamy atomy węgla w atomowej grubości warstewce na podłożu z węglika krzemu. Tak samo, warstwa po warstwie, tworzy się dziś krzem na mikroprocesory. Z grafenem na węgliku krzemu do tej pory nikomu się to nie udawało – mówią naukowcy.
ITME nie chce wypuścić patentu z rąk. Zamierza znaleźć partnerów w biznesie i wytwarzać grafen w kraju. To bardzo obiecujący materiał, a ten robiony w Polsce ma najwyższą światową, jakość. Choć wciąż jest to substancja stosunkowo droga. Mimo to na świecie już robi się z niej prototypowe ekrany dotykowe do komórek i laptopów (pierwsze pokazał Samsung). Do tego potrzeba materiału dobrze przewodzącego i przezroczystego, a grafen świetnie spełnia te warunki, dużo lepiej niż teraz używane substancje. Jest przy tym nieziemsko odporny i giętki.
Skonstruowano także pierwsze grafenowe tranzystory i mikroprocesory, które biją wszelkie rekordy, na razie w laboratoriach, ale teoretycznie mogą być tańsze, mniejsze i wydajniejsze niż chipy krzemowe. Te ostatnie dochodzą już do granicy swoich możliwości. Co więcej, niedawno okazało się, że grafen może służyć do sekwencjonowania DNA i budowy różnorakich czujników.
Przejrzystość i znakomite przewodnictwo sprawiają, że grafen nadaje się do wytwarzania przejrzystych, zwijanych w rolkę wyświetlaczy dotykowych, źródeł światła czy baterii słonecznych. Czujniki z grafenu potrafią zarejestrować obecność pojedynczej cząsteczki szkodliwej substancji. Jako dodatek do tworzyw sztucznych, grafen może je przekształcić w przewodniki elektryczności, podnosi też odporność na ciepło oraz wytrzymałość mechaniczną. Tak elastyczne i wytrzymałe materiały nadają się do budowy samochodów, samolotów czy pojazdów kosmicznych.
Elektrony poruszają się w grafenie z prędkością sięgającą 1/300 prędkości światła; pozwala to wykonywać wiele doświadczeń, które dotąd wymagały użycia akceleratora. Gdy czyta się wszystkie te nowości, aż trudno wierzyć, w jakim świecie żyjemy i że wszystko to wymyślił człowiek. Aż strach się bać!
Wacław Piechocki
