Az anyagtudományok egyik legdinamikusabban fejlődő ága a grafén, vagyis az egyetlen atom vastagságban előállított szénlemez kutatása. A létező legvékonyabb, ugyanakkor a gyémántnál is szilárdabb anyagának jobb megismeréséért világszerte nagy verseny folyik. A kutatás élvonalában ott találhatjuk az MTA Természettudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet Nanoszerkezetek Osztályának munkatársait is.
"Két év hihetetlenül hosszú idő a grafénkutatásban: 2010 őszén Andrej Konsztantyinovics Geim és Konsztantyin Szergejevics Novoszjolov, a Manchesteri Egyetem tudósai megosztott fizikai Nobel-díjat kaptak az egyetlen atom vastagságú grafitrétegre vonatkozó előremutató kísérleteikért, tavaly viszont már 5672 grafénnal kapcsolatos referált cikk került a Web of Science adatbázisába" – érzékeltette a kutatások dinamizmusát Biró László Péter az MTA doktora. Vezetésével tavalyelőtt kezdődött meg a munka abban a koreai-magyar közös laboratóriumban, amely az MTA TTK MFA-n a grafén megmunkálásának lehetőségeit vizsgálja. A kutatók számára kihívást jelent például, hogy a grafént nagy felületen, azonos, jó minőségben kell előállítani. Az egyik ehhez szükséges lépés a szénatomok hibátlan egymás mellé rendezése egyetlen atomnyi rétegben, illetve az ebben előforduló hibák újszerű módszerekkel való feltárása és leírása. Az MTA TTK MFA Nanoszerkezetek Osztályának munkatársai a koreai-magyar együttműködés keretében, a problémát szem előtt tartva, kidolgoztak egy széles körben alkalmazható módszert a szemcsehatárok feltárására és a szomszédos szemcsék kristálytani tengelye egymáshoz viszonyított elforgatásának jellemzésére, és kimutatták, hogy a szemcsehatárok jelenléte drasztikus módon befolyásolja a grafén elektromos tulajdonságait. A másik nemrégiben kidolgozott eljárásuk polarizált fény és optikai mikroszkóp alkalmazásával a grafént magán a növesztésére használt rézlemezfelületen teszi láthatóvá, s így nagymértékben megkönnyíti a folyamat optimalizálását.
"A grafén kutatását a nemzetközi tudományos térben jelenleg egyfajta kettősség jellemzi" – mondta Biró László Péter, amit szerinte az egyetlen atom vastag grafitlemez sokoldalú felhasználási lehetősége magyaráz. Úgy véli, az egyszerűbb alkalmazások, mint például a síkképernyők (mobiltelefon, tévé, notebook stb.) esetében használt vezető, kerámia jellegű anyag, az ITO (indium tin oxide) grafénra cserélésére már nem kell sokat várni: lényegében a piacközeli fejlesztés szakaszában van. "Számos más izgalmas alkalmazás lehetőségét azonban még felfedező kutatásokkal próbálják a szakemberek feltárni" – mondta a kutató. A grafén jövőbeli felhasználását illetően szerinte egyelőre még csak találgatni lehet: "Valószínűleg az integrált áramkörök kutatói sem tudták volna a múlt század hetvenes éveiben megjósolni, hogy az integrált áramkörökön alapuló elektronika - számítógép, internet, okostelefonok, notebook, mp4-lejátszó, digitális fényképezőgép, szórakoztató elektronika – negyven év múlva milyen mértékben írja majd át a mindennapjainkat; azt, ahogyan élünk, dolgozunk és gondolkodunk." Biró László Péter felhívta rá a figyelmet, hogy a grafén alkalmazási területe sokkal szélesebb, mint az integrált áramköröké, ezért arra lehet számítani, hogy az alkalmazása következtében tapasztalható változások is jelentősebbek lesznek. A grafén tulajdonságai például megengedik, hogy a mobiltelefon, a számítógép, a notebook, az elektronikus képrögzítő és lejátszó mind-mind "integrálható" legyen a ruházatba. A grafén azonban egyetlen atomnyi vastagságának köszönhetően valószínűleg az olcsó génszekvenálásnak – vagyis a DNS-ben rögzített információ digitális feldolgozásának – is ideális anyaga, így új utakat nyithat a személyre szabott gyógyászat felé is.
"A grafén kutatását a nemzetközi tudományos térben jelenleg egyfajta kettősség jellemzi" – mondta Biró László Péter, amit szerinte az egyetlen atom vastag grafitlemez sokoldalú felhasználási lehetősége magyaráz. Úgy véli, az egyszerűbb alkalmazások, mint például a síkképernyők (mobiltelefon, tévé, notebook stb.) esetében használt vezető, kerámia jellegű anyag, az ITO (indium tin oxide) grafénra cserélésére már nem kell sokat várni: lényegében a piacközeli fejlesztés szakaszában van. "Számos más izgalmas alkalmazás lehetőségét azonban még felfedező kutatásokkal próbálják a szakemberek feltárni" – mondta a kutató. A grafén jövőbeli felhasználását illetően szerinte egyelőre még csak találgatni lehet: "Valószínűleg az integrált áramkörök kutatói sem tudták volna a múlt század hetvenes éveiben megjósolni, hogy az integrált áramkörökön alapuló elektronika - számítógép, internet, okostelefonok, notebook, mp4-lejátszó, digitális fényképezőgép, szórakoztató elektronika – negyven év múlva milyen mértékben írja majd át a mindennapjainkat; azt, ahogyan élünk, dolgozunk és gondolkodunk." Biró László Péter felhívta rá a figyelmet, hogy a grafén alkalmazási területe sokkal szélesebb, mint az integrált áramköröké, ezért arra lehet számítani, hogy az alkalmazása következtében tapasztalható változások is jelentősebbek lesznek. A grafén tulajdonságai például megengedik, hogy a mobiltelefon, a számítógép, a notebook, az elektronikus képrögzítő és lejátszó mind-mind "integrálható" legyen a ruházatba. A grafén azonban egyetlen atomnyi vastagságának köszönhetően valószínűleg az olcsó génszekvenálásnak – vagyis a DNS-ben rögzített információ digitális feldolgozásának – is ideális anyaga, így új utakat nyithat a személyre szabott gyógyászat felé is.
A grafénkutatást az Európai Unióban is megkülönböztetett figyelem övezi. A Future and Emerging Technologies program keretében tavaly májusban Budapesten meghirdetett Flagship Program hat kiemelt témája közül a Graphene Flagship: „Graphene-Driven Revolutions in ICT and Beyond" az egyik esélyes. Ebben számos nagy hírű európai egyetemmel, kutatóintézettel és high-tech céggel közösen az MTA TTK MFA hazai koordinálásával több magyar kutatócsoport pályázik együtt az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontból, az Eötvös Loránd Tudományegyetemről, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemről, a Szegedi Tudományegyetemről és a debreceni Atommagkutató Intézetből. A tervek szerint a két nyertes program 10 évre egymilliárd eurónyi támogatást nyerhet el.
Az akadémiai kutatók eredményeit részletesebben bemutató cikk ide kattintva olvasható.
Az akadémiai kutatók eredményeit részletesebben bemutató cikk ide kattintva olvasható.