גרפן

גרפן (באנגלית: Graphene) הוא יריעה דו-ממדית של אטומי פחמן, המסודרים בצורת משושים (צורתו של הגרפן יכולה להזכיר צורת כוורת), בעובי של שכבה אטומית אחת, ומהווה את אבן היסוד לתצורות: גרפיט, פולרנים (אנגלית: Fullerenes) וננו-צינוריות פחמן.

גרפן מהווה את אחת מצורות האלוטרופ של פחמן והוא החומר הדו־ממדי הראשון שבודד במעבדה.

גרפן הוא סמי-מתכת בעל תכונות אלקטרוניות ייחודיות. הקוואזי-חלקיקים שלו מאבדים את המסה שלהם וניתנים לתיאור על ידי משוואת דיראק, המשלבת את תורת היחסות הפרטית עם מכניקת הקוונטים. תכונותיו הייחודיות מושכות עניין מדעי רב.

כאשר שכבות רבות של גרפן מסודרות זו על גבי זו, מקבלים למעשה צורה אלוטרופית נוספת של פחמן – גרפיט.

תכונות
גרפן הוא חומר קשה ביותר, אפילו יותר מיהלום. הוא אחד החומרים הדקיקים ביותר הידועים לחוקרים בימינו שניתנים לעיבוד ולייצור. הוא שקוף ודחיסותו גבוהה.

לגרפן מוליכות חשמל וחום גבוהה (פי 10 מנחושת).

שימושים
הגרפן שולב במספר טכנולוגיות עדכניות, כגון תאים סולאריים ומסכי מגע, בשל מוליכותו הרבה ושקיפותו. בנוסף, הגרפן הוא אחד האמצעים ליצירת ננו-צינוריות פחמן: מגלגלים יריעת גרפן סביב ציר האורך שלה ליצירת גליל, והתוצאה היא ננו-צינורית פחמן.

בינואר 2015 פורסם מאמר הטוען כי הודות לתכונותיו של הגרפן, ניתן יהיה לקדם את תחום ייצור הסוללות באמצעותו.

פרסים על גילוי החומר וחקר תכונותיו
על גילוי החומר והתכונות המשויכות לו הוחלט להעניק ב-2010 את פרס נובל לפיזיקה לאנדריי גיים וקונסטנטין נובוסלוב, מאוניברסיטת מנצ'סטר באנגליה.

בשנת 2020 הוענק פרס וולף לפיזיקה לפבלו חריו-אררו, אלן מקדונלד ורפי ביסטריצר, על "עבודתם החלוצית בתאוריה וניסוי של גרפן דו-שכבתי מסובב".

 גרפן במטאוריט קניון דיאבלו 
גרפן נמצא במטאוריט קניון דיאבלו, והחוקרים סוברים כי יש היתכנות למציאתו במקומות נוספים בעולם, וכי ניתן יהיה להשתמש בו בעתיד לצרכים טכנולוגיים ורפואיים

 גרפן בישראל 
בשנים האחרונות החל פיתוח ישראלי לייצור גרפן ליישומים תעשייתיים, כאשר המשמעותי מבין הפיתוחים השונים היה במסגרת 'מאגד גרפן' מטעם רשות החדשנות, אשר כולל את פרופ' דורון נווה מאוניברסיטת בר-אילן מצד האקדמיה (בשיתוף חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, הטכניון ואוניברסיטת בן-גוריון בנגב וד"ר אלעד מנטוביץ מחברת אנבידיה), ביחד עם סימטל ננו-ציפויים, אלישרא ופי.סי.בי מצד התעשייה. הגרפן מיועד לשרת את תעשיית האלקטרוניקה הישראלית והעולמית, לצורכי פיזור חום במעגלים אלקטרוניים ולהגברת התדר במעגלים אלו.

הגרפן נמצא במוקד מחקר ענף בכלל האוניברסיטאות ומכוני המחקר בארץ.

קישורים חיצוניים










הערות שוליים

קטגוריה:פחמן
קטגוריה:ננוטכנולוגיה
קטגוריה:תרכובות ארומטיות
קטגוריה:משושים