גרפן
 | |
| מבנה כימי של יריעת גרפן | |
| מספר CAS | 1034343-98-0 |
|---|---|
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 והינו החומר הדו מימדי הראשון שבודד במעבדה[1].
גרפן הוא סמי-מתכת בעל תכונות אלקטרוניות ייחודיות. הקוואזי-חלקיקים שלו מאבדים את המסה שלהם וניתנים לתיאור על ידי משוואת דיראק[2], המשלבת את תורת היחסות הפרטית עם מכניקת הקוונטים. תכונותיו הייחודיות מושכות עניין מדעי רב[3][4][5].
כאשר שכבות רבות של גרפן מסודרות זו על גבי זו, מקבלים למעשה צורה אלוטרופית נוספת של פחמן – גרפיט.
תכונות
[עריכת קוד מקור | עריכה]גרפן הוא חומר קשה ביותר, אפילו יותר מיהלום[6]. הוא אחד החומרים הדקיקים ביותר הידועים לחוקרים בימינו שניתנים לעיבוד ולייצור. הוא שקוף ודחיסותו גבוהה.
לגרפן מוליכות חשמל וחום גבוהה (פי 10 מנחושת).
שימושים
[עריכת קוד מקור | עריכה]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.[7]
בינואר 2015 פורסם מאמר הטוען כי הודות לתכונותיו של הגרפן, ניתן יהיה לקדם את תחום ייצור הסוללות באמצעותו[8].
פרסים על גילוי החומר וחקר תכונותיו
[עריכת קוד מקור | עריכה]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"[9].
גרפן במטאוריט קניון דיאבלו
[עריכת קוד מקור | עריכה]גרפן נמצא במטאוריט קניון דיאבלו, והחוקרים סוברים כי יש היתכנות למציאתו במקומות נוספים בעולם, וכי ניתן יהיה להשתמש בו בעתיד לצרכים טכנולוגיים ורפואיים[10]
גרפן בישראל
[עריכת קוד מקור | עריכה]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.[11]
ייצור הגרפן מבוצע בפועל בחברת סימטל ננו-ציפויים, בפארק תעשייה ציפורית. החברה ממשיכה את פיתוח ושיפור איכות הגרפן במסגרת תוכנית המשך של רשות החדשנות וכוכב מגנ"ט, בשיתוף עם אוניברסיטת בר-אילן. 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 [12][13].
קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
- אנדרה גיים ופיליפ קים, ארץ הפלאות של הפחמן, במדור סיינטיפיק אמריקן של מכון דוידסון, 5 באוקטובר 2010
נדן פלדמן, גראפן: החומר שירכיב את המהפכה הטכנולוגית הבאה, באתר TheMarker, 4 באפריל 2013- סיינטיפיק אמריקן ישראל, הצד האפל של גרפֵן / קתרין בורזק, באתר "הידען", August 14, 2010
- משה נחמני, גרפן מסייע לכימותרפיה, באתר "הידען", 2 ביולי 2015
- האם נמצאה שיטה זולה ויעילה לייצור גרפן?, באתר "הידען", 23 במאי 2017
- לביא ביגמן, החומר הדק ביותר בעולם, במדור "מדע במבט-על" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 25 במאי 2017
- גרפן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov, Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science 306, 2004-10-22, עמ' 666–669 doi: 10.1126/science.1102896
- ^ Mikhail I. Katsnelson, The Physics of Graphene, 2, Cambridge University Press, 2020-03-19, ISBN 978-1-108-61756-7
- ^ Vestince B. Mbayachi, Euphrem Ndayiragije, Thirasara Sammani, Sunaina Taj, Elice R. Mbuta, Atta ullah khan, Graphene synthesis, characterization and its applications: A review, Results in Chemistry 3, 2021-01-01, עמ' 100163 doi: 10.1016/j.rechem.2021.100163
- ^ B. N. Narozhny, I. V. Gornyi, M. Titov, M. Schütt, A. D. Mirlin, Hydrodynamics in graphene: Linear-response transport, Physical Review B 91, 2015-01-12, עמ' 035414 doi: 10.1103/PhysRevB.91.035414
- ^ S. Dai, Q. Ma, M. K. Liu, T. Andersen, Z. Fei, M. D. Goldflam, M. Wagner, K. Watanabe, T. Taniguchi, M. Thiemens, F. Keilmann, G. C. a. M. Janssen, S.-E. Zhu, P. Jarillo-Herrero, M. M. Fogler, D. N. Basov, Graphene on hexagonal boron nitride as a tunable hyperbolic metamaterial, Nature Nanotechnology 10, 2015-08, עמ' 682–686 doi: 10.1038/nnano.2015.131
- ^ Chris Woodford, Graphene, Explain that Stuff.com. December 1, 2018
- ^ "גרפן הוא 'גביע קדוש' שיוצר מרחב חדש של פתרונות המאפשרים לשמור על רמת ביצועים גבוהה", באתר כלכליסט, 30 במאי 2021
- ^ Prachi Patel, Deep-Frying Graphene Spheres For Energy Storage, C&EN, January 14 2015
- ^ רפי ביסטריצר, באתר קרן וולף
- ^ יוגב ישראלי, מבנה מוזר של יהלום התגלה במטאוריט קניון דיאבלו, באתר ynet, 27 ביולי 2022
- ^ הכירו את פרופ' דורון נוה | הפקולטה להנדסה ע"ש אלכסנדר קופקין, באתר engineering.biu.ac.il
- ^ A. Inbar, J. Birkbeck, J. Xiao, T. Taniguchi, K. Watanabe, B. Yan, Y. Oreg, Ady Stern, E. Berg, S. Ilani, The quantum twisting microscope, Nature 614, 2023-02, עמ' 682–687 doi: 10.1038/s41586-022-05685-y
- ^ A. Di Bernardo, O. Millo, M. Barbone, H. Alpern, Y. Kalcheim, U. Sassi, A. K. Ott, D. De Fazio, D. Yoon, M. Amado, A. C. Ferrari, J. Linder, J. W. A. Robinson, p-wave triggered superconductivity in single-layer graphene on an electron-doped oxide superconductor, Nature Communications 8, 2017-01-19, עמ' 14024 doi: 10.1038/ncomms14024
