ग्राफीन म्हणजे काय? एक अविश्वसनीय जादुई पदार्थ.

अलिकडच्या वर्षांत, ग्राफीन या महापदार्थाकडे खूप लक्ष वेधले गेले आहे. पण ग्राफीन म्हणजे काय? बरं, अशा एका पदार्थाची कल्पना करा जो पोलादापेक्षा २०० पट अधिक मजबूत, पण कागदापेक्षा १००० पट हलका आहे.
२००४ साली, मँचेस्टर विद्यापीठातील दोन शास्त्रज्ञ, आंद्रेई गेइम आणि कॉन्स्टँटिन नोवोसेलोव्ह यांनी ग्राफाइटसोबत प्रयोग केला. होय, अगदी तोच पदार्थ जो पेन्सिलच्या टोकावर आढळतो. त्यांना त्या पदार्थाबद्दल उत्सुकता होती आणि तो एकाच थरात काढता येतो का, हे त्यांना जाणून घ्यायचे होते. म्हणून त्यांनी एक विलक्षण साधन शोधून काढले: डक्ट टेप.
“तुम्ही [टेप] ग्राफाइट किंवा मायकावर ठेवता आणि मग वरचा थर सोलून काढता,” असे हाइम यांनी बीबीसीला समजावून सांगितले. ग्राफाइटचे कण टेपमधून उडून जातात. मग टेप अर्धा दुमडून वरच्या शीटला चिकटवा, आणि नंतर त्यांना पुन्हा वेगळे करा. मग तुम्ही ही प्रक्रिया १० किंवा २० वेळा पुन्हा करा.
प्रत्येक वेळी ते कण अधिकाधिक पातळ होत जातात. शेवटी, पट्ट्यावर अगदी पातळ कण शिल्लक राहतात. तुम्ही टेप विरघळवता आणि सर्व काही विरघळून जाते.
आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, टेप पद्धत आश्चर्यकारकपणे यशस्वी ठरली. या रंजक प्रयोगामुळे एकल-स्तर ग्राफीन फ्लेक्सचा शोध लागला.
२०१० मध्ये, हाइम आणि नोवोसेलोव्ह यांना ग्राफीनच्या शोधासाठी भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक मिळाले. ग्राफीन हे कोंबडीच्या जाळीप्रमाणे षटकोनी जाळीत मांडलेल्या कार्बन अणूंनी बनलेले एक पदार्थ आहे.
ग्राफीन इतके आश्चर्यकारक असण्यामागील मुख्य कारणांपैकी एक म्हणजे त्याची रचना. शुद्ध ग्राफीनचा एक थर हा षटकोनी जाळीच्या रचनेत मांडलेल्या कार्बन अणूंचा थर म्हणून दिसतो. ही अणू-स्तरावरील मधमाशीच्या पोळ्यासारखी रचना ग्राफीनला त्याची प्रभावी ताकद देते.
ग्राफीन हा विद्युत क्षेत्रातील एक सुपरस्टार देखील आहे. सामान्य तापमानात, तो इतर कोणत्याही पदार्थापेक्षा अधिक चांगल्या प्रकारे विजेचे वहन करतो.
आपण चर्चा केलेले ते कार्बन अणू आठवतात का? तर, त्या प्रत्येकामध्ये एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन असतो, ज्याला पाय इलेक्ट्रॉन (pi electron) म्हणतात. हा इलेक्ट्रॉन मुक्तपणे फिरतो, ज्यामुळे तो ग्रॅफीनच्या अनेक थरांमधून कमीत कमी प्रतिकाराने विद्युत वहन करू शकतो.
मॅसॅच्युसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी (MIT) येथे ग्राफीनवर झालेल्या अलीकडील संशोधनात एक जवळजवळ जादुई गोष्ट समोर आली आहे: जेव्हा तुम्ही ग्राफीनच्या दोन थरांना त्यांच्या जागेवरून किंचित (फक्त १.१ अंश) फिरवता, तेव्हा ग्राफीन एक सुपरकंडक्टर बनते.
याचा अर्थ असा की ते कोणत्याही प्रतिकाराशिवाय किंवा उष्णतेशिवाय वीज वाहून नेऊ शकते, ज्यामुळे सामान्य तापमानावर भविष्यातील अतिवाहकता निर्माण होण्याच्या रोमांचक शक्यता निर्माण होतात.
ग्राफीनचा सर्वात अपेक्षित उपयोग बॅटरी क्षेत्रात आहे. त्याच्या उत्कृष्ट वाहकतेमुळे, आपण अशा ग्राफीन बॅटरी तयार करू शकतो, ज्या आधुनिक लिथियम-आयन बॅटरींपेक्षा अधिक वेगाने चार्ज होतात आणि जास्त काळ टिकतात.
सॅमसंग आणि हुआवेईसारख्या काही मोठ्या कंपन्यांनी आपल्या दैनंदिन गॅजेट्समध्ये ही प्रगती आणण्याच्या उद्देशाने आधीच हा मार्ग अवलंबला आहे.
"२०२४ पर्यंत, ग्रॅफीन उत्पादनांची एक श्रेणी बाजारात उपलब्ध होईल अशी आम्हाला अपेक्षा आहे," असे केंब्रिज ग्रॅफीन सेंटरचे संचालक आणि युरोपियन ग्रॅफीनद्वारे चालवल्या जाणाऱ्या 'ग्रॅफीन फ्लॅगशिप' या उपक्रमातील संशोधक, अँड्रिया फेरारी यांनी सांगितले. ही कंपनी संयुक्त प्रकल्पांमध्ये १ अब्ज युरोची गुंतवणूक करत आहे. या युतीमुळे ग्रॅफीन तंत्रज्ञानाच्या विकासाला गती मिळते.
फ्लॅगशिपचे संशोधन भागीदार आधीच अशा ग्राफीन बॅटरी तयार करत आहेत, ज्या आजच्या सर्वोत्तम उच्च-ऊर्जा बॅटरींपेक्षा २०% अधिक क्षमता आणि १५% अधिक ऊर्जा देतात. इतर गटांनी ग्राफीन-आधारित सौर पेशी (solar cells) तयार केल्या आहेत, ज्या सूर्यप्रकाशाचे विजेमध्ये रूपांतर करण्यात २० टक्के अधिक कार्यक्षम आहेत.
जरी हेड स्पोर्ट्स इक्विपमेंटसारखी काही सुरुवातीची उत्पादने आहेत ज्यांनी ग्राफीनची क्षमता वापरली आहे, तरी सर्वोत्तम अजून यायचे आहे. फेरारीने नमूद केल्याप्रमाणे: “आपण ग्राफीनबद्दल बोलतो, पण प्रत्यक्षात आपण अभ्यासल्या जात असलेल्या अनेक पर्यायांबद्दल बोलत आहोत. गोष्टी योग्य दिशेने पुढे जात आहेत.”
हा लेख HowStuffWorks च्या संपादकांनी कृत्रिम बुद्धिमत्ता तंत्रज्ञानाचा वापर करून अद्ययावत केला आहे, तथ्यांची पडताळणी केली आहे आणि संपादित केला आहे.
क्रीडा साहित्य निर्माता 'हेड'ने या अद्भुत सामग्रीचा वापर केला आहे. त्यांच्या 'ग्राफीन एक्सटी' टेनिस रॅकेटचे वजन तेच असूनही, ती २०% हलकी असल्याचा दावा केला जातो. हे खरोखरच एक क्रांतिकारक तंत्रज्ञान आहे!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`लेखक:${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&t.byline_date_html&&(e+=” | “),t.byline_date_html&&(e+=t.byline_date_html);var i=t.body_html .replaceAll('”pt','”pt'+t.id+”_”); return e+=`\n\t\t\t\t