ما هو الجرافين

تعريف الجرافين
يعتبر الجرافين من المواد ذات الأصل الكربوني، وهي مادة ذات بعد ثنائي، ولها بنية بلورية سداسية، ويُطلق على بلوراته أيضاً اسم سلك الدجاج أو قرص العسل، ومن المعروف أن مادة الجرافين هي أرفع مادة مكتشفة على الإطلاق، فسمكها يساوي ذرة كربون واحدة، وعلى الرغم من رقتها إلا أنها تعتبر من أكثر المواد المعروفة متانة، وهي مادة موصلة للكهرباء، وكفاءتها تماثل كفاءة النحاس، وهي أفضل المواد الموصلة للحرارة على الإطلاق، وتكاد تكون من المواد الشفافة على الرغم من أنها كثيفة جداً لدرجة أن ذرة الهليوم تكاد لا تستطيع النفاد من هيكلها السداسي، وفي هذا المقال سنذكر معلومات توضح ما هو الجرافين.
معلومات عن مادة الجرافين
تم تطويرها من قبل العالمين الروسيين هما: كونستانتسن نوفوسيلوف وأندريه غييم، واللذان كانا يعملان في جامعة مانشستر في عام 2004م، وقد نالا جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2010م.
تعتبر هذه المادة هجين الكتروني، إذ أن تهجين أفلاكها من النوع sp2، وتكون هذه المادة على شكل صفيحة بعرض ذرة واحدة وطول 50 ذرة.
من أهم مميزاتها أن إلكتروناتها فائقة السرعة، حيث تبلغ سرعتها (44000 سم2\ ث.ف)، وذلك في درجة حرارة الغرفة، لذلك يعلق على مادة الجرافين الأمل في رفع سرعة شاشات اللمس والحواسيب إلى مستويات عالٍ.
من أهم الأمور التي تدعم هذه المادة هو إمكانية إجراء تعديلات عليها يخطوة واحدة فقط، بحيث تصبح أفضل أشباه الموصلات، وتحل محل السيليكون.
سميت بهذا الاسم لأنها مشتقة من مادة الغرافيت، خصوصاً أن الغرافيت عبارة عن عدة طبقات من الغرافين.
يمكن إنتاجها بطرق عديدة من بينها تقشير الغرافيت باستخدام الأشرطة اللاصقة، أو بطريقة الترسيب الكيميائي للبخار، لكن الطريقة الأولى أفضل لأن طريقة الترسيب الكيميائي للبخار تسبب فقدان الغرافين لبعض من خواصه لأنها تعرض بلوراته إلى الأحماض القوية مثل حمض الكبريت والأزوت.
يمكن أن يسبب استخدامه أضراراً على البيئة، وخصوصاً المياه الجوفية والمياه السطحية، وذلك وفق دراسات عديدة أجريت في جامعة كاليفورنيا.
يمكن أن يحدث بعض عيوب التصنيع التي تسبب تحول شكل بلوراته من الشكل السداسي إلى الشكل الخماسي أو السباعي.
استخدامات الجرافين الصناعية
يعتبر بديلاً لمادة السيليكون، خصوصاً أنه مادة رقيقة جداً وصلبة جداً في الوقت نفسه، كما أن أسعاره في مناسبة.
يمكن أن يحل محل النايلون “البلاستيك” في العديد من الصناعات.
يدخل في العديد من الصناعات التكنولوجية.
يمكن استخدامه في تصنيع شاشات اللمس بالإضافة إلى تصنيع الحواسيب.