Katika miaka ya hivi karibuni, umakini mkubwa umelipwa kwa graphene ya vitu vya juu. Lakini graphene ni nini? Hebu fikiria dutu ambayo ina nguvu mara 200 kuliko chuma, lakini nyepesi mara 1000 kuliko karatasi.
Mnamo 2004, wanasayansi wawili kutoka Chuo Kikuu cha Manchester, Andrei Geim na Konstantin Novoselov, "walicheza" na grafiti. Ndiyo, kitu kile kile unachokipata kwenye ncha ya penseli. Walikuwa na hamu ya kujua kuhusu nyenzo hiyo na walitaka kujua kama inaweza kuondolewa katika safu moja. Kwa hivyo walipata kifaa kisicho cha kawaida: mkanda wa mfereji wa kupitisha hewa.
"Unaweka [tepu] juu ya grafiti au mica na kisha kuondoa safu ya juu," Heim aliieleza BBC. Vipande vya grafiti huruka kutoka kwenye tepu. Kisha kunjua tepu katikati na kuibandika kwenye karatasi ya juu, kisha uvitenganishe tena. Kisha unarudia mchakato huu mara 10 au 20.
"Kila wakati vipande vya vipande vinapovunjika na kuwa vipande vyembamba na vyembamba. Mwishowe, vipande vyembamba sana hubaki kwenye ukanda. Unayeyusha tepi na kila kitu kinayeyuka."
Cha kushangaza, mbinu ya tepi ilifanya maajabu. Jaribio hili la kuvutia lilisababisha ugunduzi wa vipande vya graphene vya safu moja.
Mnamo 2010, Heim na Novoselov walipokea Tuzo ya Nobel katika Fizikia kwa ugunduzi wao wa graphene, nyenzo iliyoundwa na atomi za kaboni zilizopangwa katika kimiani ya hexagonal, sawa na waya wa kuku.
Mojawapo ya sababu kuu za graphene kuwa ya kushangaza sana ni muundo wake. Safu moja ya graphene safi huonekana kama safu ya atomi za kaboni zilizopangwa katika muundo wa kimiani ya hexagonal. Muundo huu wa asali ya kiwango cha atomi huipa graphene nguvu yake ya kuvutia.
Graphene pia ni nyota ya umeme. Katika halijoto ya kawaida, huendesha umeme vizuri zaidi kuliko nyenzo nyingine yoyote.
Unakumbuka atomi zile za kaboni tulizojadili? Naam, kila moja ina elektroni ya ziada inayoitwa elektroni ya pi. Elektroni hii husogea kwa uhuru, ikiiruhusu kufanya upitishaji kupitia tabaka nyingi za graphene bila upinzani mkubwa.
Utafiti wa hivi karibuni kuhusu graphene katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT) umegundua kitu kama cha kichawi: unapozungusha kidogo (digrii 1.1 tu) tabaka mbili za graphene nje ya mpangilio, graphene inakuwa superconductor.
Hii ina maana kwamba inaweza kutoa umeme bila upinzani au joto, na hivyo kufungua uwezekano wa kusisimua wa upitishaji umeme wa halijoto ya kawaida katika siku zijazo.
Mojawapo ya matumizi yanayotarajiwa zaidi ya graphene ni katika betri. Shukrani kwa upitishaji wake bora, tunaweza kutengeneza betri za graphene zinazochaji haraka na hudumu kwa muda mrefu kuliko betri za kisasa za lithiamu-ion.
Baadhi ya makampuni makubwa kama vile Samsung na Huawei tayari yamechukua njia hii, yakilenga kuanzisha maendeleo haya katika vifaa vyetu vya kila siku.
"Kufikia mwaka wa 2024, tunatarajia aina mbalimbali za bidhaa za graphene ziwe sokoni," alisema Andrea Ferrari, mkurugenzi wa Kituo cha Graphene cha Cambridge na mtafiti katika Graphene Flagship, mpango unaoendeshwa na Graphene ya Ulaya. Kampuni hiyo inawekeza euro bilioni 1 katika miradi ya pamoja. Muungano huo unaharakisha maendeleo ya teknolojia ya graphene.
Washirika wa utafiti wa Flagship tayari wanaunda betri za graphene zinazotoa uwezo wa 20% zaidi na nishati ya 15% zaidi kuliko betri bora zaidi za leo zenye nishati ya juu. Timu zingine zimeunda seli za jua zenye msingi wa graphene ambazo zina ufanisi wa asilimia 20 zaidi katika kubadilisha mwanga wa jua kuwa umeme.
Ingawa kuna baadhi ya bidhaa za awali ambazo zimetumia uwezo wa graphene, kama vile vifaa vya michezo vya Head, bora zaidi bado zinakuja. Kama Ferrari alivyosema: "Tunazungumzia graphene, lakini kwa kweli tunazungumzia idadi kubwa ya chaguzi zinazosomwa. Mambo yanaelekea katika mwelekeo sahihi."
Makala haya yamesasishwa kwa kutumia teknolojia ya akili bandia, yamehakikiwa ukweli, na kuhaririwa na wahariri wa HowStuffWorks.
Mtengenezaji wa vifaa vya michezo Head ametumia nyenzo hii ya ajabu. Raketi yao ya tenisi ya Graphene XT inadai kuwa nyepesi kwa 20% kwa uzito sawa. Hii ni teknolojia ya mapinduzi kweli!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Kuhusu：${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+”_”); rudisha e+=`\n\t\t\t\t
Muda wa chapisho: Novemba-21-2023