گرافن به چه دردی می‌خوره؟
پاسخ کوتاه گرافن یه لایه‌ی تک از اتم‌های کربنه، به نازکی یه اتم، که از همون مغز مداد درمیاد. این ورق خیلی سبکه، از فولاد محکم‌تره، برق و گرما رو خوب می‌رسونه و حتی ریزترین اتم گاز هم ازش رد نمی‌شه. امروز بیشتر کاربردش اینه که یه مقدار کم ازش رو با یه ماده‌ی دیگه قاطی می‌کنن تا اون ماده بهتر کار کنه، مثل راکت تنیس، لاستیک دوچرخه یا بتن. کاربردهای بزرگ‌ترش، مثل شیرین کردن آب دریا یا ساختن تراشه، هنوز توی آزمایشگاه‌ان، چون ساختن ورق بزرگ و ارزون گرافن هنوز سخته.
یه ورق از جنس مغز مداد
یه مداد بردار و روی کاغذ خط بکش. مغز مداد و خطی که می‌کشه از گرافیته. حالا فرض کن بتونی فقط یه لایه به نازکی یه اتم از این گرافیت جدا کنی. چیزی که دستت می‌مونه گرافنه: اتم‌های کربن که مثل توری مرغداری، شش‌ضلعی کنار شش‌ضلعی، به هم وصل شدن.
جدا کردن این لایه کار سختی به نظر میاد، ولی آندره گایم و کنستانتین نووسلوف توی دانشگاه منچستر سال ۲۰۰۴ این کار رو با یه چسب‌نواری معمولی انجام دادن. چند سال بعد هم برای همین کار جایزه‌ی نوبل فیزیک گرفتن.
حالا ببین این ورق نازک چی کار می‌کنه. یه متر مربعش حدود هزار برابر از کاغذ سبک‌تره، ولی از فولاد خیلی محکم‌تره. برق رو به خوبی مس رد می‌کنه و گرما رو بهتر از هر ماده‌ی دیگه‌ای که می‌شناسیم می‌رسونه. تقریباً کاملاً هم شفافه. اتم‌هاش هم این‌قدر تنگ کنار هم نشستن که حتی کوچیک‌ترین اتم گاز نمی‌تونه از لای اون‌ها رد بشه.
الان کجا به کارش می‌برن
گرافن همین حالا هم از آزمایشگاه بیرون اومده. بیشتر کاربرد واقعی‌اش اینه که یه مقدار کم ازش رو با یه ماده‌ی دیگه قاطی کنن تا اون ماده بهتر کار کنه. راکت تنیس، لاستیک دوچرخه، کلاه ایمنی موتورسیکلت، روغن‌هایی که قطعه‌های ماشین رو روان می‌کنن، هدفون و حتی کولر گازی همین‌جوری گرافن گرفتن. یه پروژه‌ی اروپایی توی ده سال به ساخت نزدیک صد محصول این‌جوری کمک کرده.
یه مثال بزرگ‌تر بتنه. پژوهشگرهای دانشگاه منچستر به بتن مقدار خیلی کمی گرافن اضافه کردن و اسمش رو گذاشتن کانکریتین. با این بتن کف یه باشگاه ورزشی توی انگلیس رو ریختن. همون کارایی با سی درصد مصالح کمتر به دست اومد و میلگرد فولادی هم کلاً کنار رفت. این مهمه، چون تولید سیمان حدود هشت درصد دی‌اکسید کربن دنیا رو می‌سازه، و هر چی مصالح کمتری لازم باشه، سیمان کمتری هم باید ساخت.
وعده‌هایی که هنوز توی راه‌ان
کاربردهای بزرگ‌تر گرافن هنوز توی آزمایشگاه‌ان. یکی‌اش آب شیرینه. پژوهشگرهای منچستر از اکسید گرافن یه صافی ساختن که نمک دریا رو نگه می‌داره و آب رو سریع رد می‌کنه. سازوکارش اینه که دور نمکی که توی آب حل شده یه پوسته از آب می‌چسبه و نمک با این پوسته از کانال‌های ریز صافی رد نمی‌شه. ساختن ارزون این صافی در اندازه‌ی کارخونه هنوز کار داره.
یکی دیگه تراشه‌ست. تراشه با کلیدهای ریزی کار می‌کنه که باید کاملاً خاموش بشن. گرافن معمولی رو نمی‌شه مثل کلید کاملاً خاموش کرد، برای همین نمی‌تونه توی تراشه جای سیلیکون رو بگیره. دو سال پیش یه گروه از پژوهشگرهای آمریکا و چین نوعی گرافن روی یه کریستال خاص ساختن که این مشکل رو نداره، ولی خودشون می‌گن این فقط قدم اوله.
باتری‌های گرافنی هم همین وضع رو دارن. چیزی که سرنوشتشون رو روشن می‌کنه قیمت هر کیلوگرم گرافنه، و احتمالاً قبل از دهه‌ی بعد به بازار نمی‌رسن.
چرا این‌قدر طول کشیده
وقتی گرافن پیدا شد، حرف از چیزهای بزرگی مثل آسانسور فضایی گرافنی بود. هیچ‌کدوم از این وعده‌های پرسروصدا هنوز عملی نشدن. انتظارها خیلی بالا رفت و بعدش یه دوره‌ی ناامیدی اومد، در حالی که فناوری‌ای که دنیا رو عوض می‌کنه معمولاً چند دهه وقت لازم داره.
گیر اصلی ساختنه. روش چسب‌نواری ارزونه، ولی فقط تکه‌های کوچیک می‌ده. ساختن ورق‌های بزرگ و یکدست گرافن پیچیده و گرونه. یه محصول گرافنی وقتی جا می‌افته که از ماده‌ای که الان به کار می‌ره هم ارزون‌تر باشه و هم بهتر کار کنه.
گرافن یه ورق کربنی به نازکی یه اتمه که سبک، محکم و رساناست. امروز بیشتر به شکل مقدار کم توی چیزهایی مثل راکت، لاستیک و بتن به کار می‌ره، و کاربردهای بزرگ‌ترش منتظر روشی‌ان که ورق بزرگ و ارزونش رو بسازه.
این پاسخ از کجا آمده
هر چیزی که بالا خواندی از این ۶ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.