Dwa wymiary węgla

Wyobraźmy sobie wieżowiec o wysokości 100 m oraz szerokości i długości 1 km. Jeśli na jego dachu położymy warstwę papieru o grubości pojedynczej kartki, odzwierciedli ona grubość grafenu na standardowej próbce - tłumaczy obrazowo dr Piotr Ciochoń z Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Czym jest grafen? To dwuwymiarowy węgiel, fizycznie jego najcieńsza warstwa, bo o grubości jednego atomu. Jego struktura przypomina plaster miodu - atomy układają się w regularne sześciokąty. Nie jest to struktura niezwykła - w graficie znajdującym się w ołówku węgiel ma podobną, tyle że składa się ona z miliardów takich warstw ułożonych jedna na drugiej. Tym, co zapoczątkowało badania nad grafenem, było właśnie odkrycie, że można uzyskać warstwę o grubości jednego atomu. Wcześniejsze teoretyczne rozważania kończyły się wnioskiem, że to niemożliwe, bo uzyskany materiał nie będzie wystarczająco wytrzymały. Tymczasem w 2004 r. udało się węgiel w dwuwymiarowej formie wyizolować. Jego właściwości - doskonałe przewodnictwo ciepła i elektryczności, wytrzymałość czy przezroczystość - od początku dobrze grafenowi wróżyły. Zapowiedzi jego błyskotliwej kariery nie do końca się jednak sprawdziły, bo okazało się, że wyprodukowanie wysokiej jakości grafenu na skalę przemysłową nie jest łatwe.