عمون - الغرافين مادة شفافة ومرنة اكتشفت بداية القرن الواحد والعشرين، وتتكون من طبقة وحيدة من ذرات الكربون، وهي مرتبطة في شكل سداسي يشبه خلايا النحل مكونة شبكة مسطحة ثنائية الأبعاد سمكها ذرة واحدة. وتعتبر أقوى من الألماس وموصلا فائقا للكهرباء والحرارة أفضل من أي مادة موصلة أخرى.

الاكتشاف
دُرس الغرافين نظريا في أربعينيات القرن العشرين، حيث اعتقد العلماء أنه من المستحيل وجود مادة ثنائية الأبعاد، ولذلك لم يحاولوا عزل الغرافين.

وفي عام 2004 نجح عالمان من أصل روسي يعملان في جامعة مانشستر ببريطانيا هما أندريه جيم وكوستانتسن نوفوسيلوف في إنتاج وعزل وتحديد وتوصيف ذرات الغرافين، واكتشفا خصائصه الفيزيائية باستخدام شريط لاصق عادي.

وبعد سلسلة من التجارب استخلص العالمان رقاقة من الغرافين بسمك ذرة واحدة. وحصلا على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2010 لأعمالهما الرائدة في مجال بلورات الذرات الثنائية الأبعاد.

الخصائص
يتميز الغرافين بأنه أقل المواد سماكة وأشدها قوة وذو مرونة عالية وقوة فائقة، حيث يتفوق على النحاس في قدرته على توصيل الكهرباء وتَفُوق قدرته على توصيل الحرارة مواد أخرى، ويعتبر موصلا ومثاليا في مجال صناعة الألواح الشمسية والبلورات السائلة.

ورغم ليونته، يتميز الغرافين بصلابة تفوق صلابة الفولاذ بـ300 مرة، وتتطلب هذه الصلابة حمل ما يعادل وزن فيل على رأس إبرة لكسرها كما يمكن للغرافين أن يتمدد بنسبة تزيد 20% على طوله الأصلي.

ويتميز الغرافين بخواصه الإلكترونية الفريدة، فالإليكترونات تمر عبره دون مقاومة تذكر، وترتفع درجة حرارته بنسبة قليلة جدا لأنه موصل جيد للحرارة مما يجعله مناسبا للاستخدام في الإلكترونيات.

وتوصل الباحثون إلى أن سرعة انتقال الإلكترونات فيه تزيد على سرعتها في السليكون بـ30 مرة، وعلاوة على ذلك فإن سرعة المعالجات المبنية على السيليكون تبقى محصورة في نطاق "الغيغاهيرتز"، بينما يخترق الغرافين حاجز التيراهيرتز (ألف غيغاهيرتز).

استعمالات
تشير الدراسات العلمية إلى إمكانية استعمال الغرافين لصناعة خلايا شمسية عالية الفعالية، وأقل سماكة وأخف وزناً بآلاف المرات من المواد التي تعتمد على السيليكون. ويمكن استعمال الغرافين في صناعة المكون الأساسي لرقائق الحاسوب الأكثر قوة عبر تسريع تدفق الإلكترونات داخلها.

ويعد الغرافين أحد الخيارات المتاحة لتصنيع شاشات تلفزيونات البلازما أو الهواتف المحمولة والإلكترونيات القابلة للطي. ومن المتوقع أن يستخدم بقوة في صناعة البطاريات الكهربية لزيادة كفاءتها وسعتها التخزينية.

وستمتد تطبيقات الغرافين إلى تقنيات أخرى كالاتصالات والتصوير والكشف الموجي والكشف عن الأسلحة، وكذلك في مجال البيولوجيا للكشف عن متتاليات الحمض النووي، نظرا لما تتطلبه هذه التطبيقات من سرعة فائقة في المعالجات.

(الجزيرة)