Korzár logo Korzár
Streda, 25. máj, 2022 | Meniny má Urban

Nobelova cena za fyziku

Už vyše sto rokov - od roku 1901 - je začiatok októbra obdobím, keď sa svet dozvedá mená nových nositeľov Nobelovej ceny.

Schematický obrázok  grafénu. Grafén má vynikajúce elektrické, tepelné a mechanické vlastnosti.Schematický obrázok grafénu. Grafén má vynikajúce elektrické, tepelné a mechanické vlastnosti. (Zdroj: archív)

Noví laureáti potom cenu prevezmú na slávnostnom ceremoniáli, ktorý sa tradične koná 10. decembra, v deň úmrtia Alfreda Nobela, švédskeho vynálezcu, podnikateľa a zakladateľa po ňom pomenovanej ceny. Dnes si stručne priblížime, za čo bola udelená tohtoročná Nobelova cena za fyziku.

SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou
SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou

Začali v Rusku

Švédska kráľovská akadémia vied 5. októbra oznámila, že tohtoročnú Nobelovu cenu za fyziku udelila Andremu Geimovi a Konstantinovi Novoselovi, profesorom na univerzite v britskom Manchestri, a to za "priekopnícke experimenty, týkajúce sa dvojrozmerného materiálu grafén". Treba hneď spomenúť, že obidvaja čerství nositelia Nobelovej ceny sú pôvodom Rusi, študovali a začali svoju kariéru fyzikov v Rusku. Andre Geim je holandský občan, narodil sa v roku 1958 v Soči a titul PhD. získal v Ústave fyziky tuhých látok Ruskej akadémie vied. V súčasnosti je Geim riaditeľom manchesterského centra pre mezoskopiu a nanotechnológie a profesorom fyziky na univerzite v Manchestri.

SkryťVypnúť reklamu

Grafén je vrstvička grafitu

Konstantin Novoselov, ktorý sa narodil v roku 1974 v Nižnom Tagile, je britským a ruským občanom. Novoselov získal doktorát v roku 2004 na Radboud University, kde pracoval pod vedením A. Geima, ktorého potom nasledoval do Spojeného kráľovstva. Aj Novoselov je v súčasnosti profesorom na manchesterskej univerzite. Vráťme sa však k tomu, za čo dostali spomenutí dvaja fyzici Nobelovu cenu, teda ku grafénu. Pokiaľ sa domnievate, že grafén by mohol mať niečo spoločné s grafitom, ste na priam vynikajúcej stope. My starší sme sa s grafitom bežne stretávali, pretože grafit čiže tuhu obsahuje každá bežná ceruzka.

Vzniká aj pri písaní

No a grafén nie je v podstate nič iné iba tenulinká, takpovediac jednoatómová vrstvička grafitu. Je to teda dvojrozmerná vrstva, ktorá má hrúbku jediného atómu. Grafén pozostáva z uhlíkových atómov vytvárajúcich šesťuholníkovú mriežku podobnú včeliemu plátu, ibaže hrubú len jeden atóm. Vrstva grafitu, hrubá jeden milimeter, obsahuje tri milióny vrstiev grafénu, uložených na sebe. Tieto vrstvičky sú spolu viazané len veľmi slabo, a preto je ich pomerne jednoduché oddeliť. To s napríklad deje, keď píšete obyčajnou ceruzkou. Dokonca sa môže stať, že časť z toho, čo napíšete, bude pozostávať z jedinej vrstvičky atómov uhlíka, teda vlastne z grafénu.

SkryťVypnúť reklamu

Použili bežnú lepiacu pásku

Tohtoroční laureáti použili na získanie grafénu geniálne jednoduchú metódu: pomocou bežnej lepiacej pásky odtrhávali tenké "šupinky" z väčšieho kusu grafitu. Spočiatku pozostávali tieto šupinky z mnohých vrstiev grafénu, ale postupným odtrhávaním (desať až dvadsať ráz) pomocou lepiacej pásky sa šupinka stenčovala, až napokon zostali fragmenty jedinej vrstvičky, teda grafénu. Aby získané vrstvičky dobre videli pod mikroskopom, upevnili ich na zoxidovaný kremík, čo je štandardný pracovný materiál v priemysle polovodičov. Pod mikroskopom uvideli dvojrozmerný kryštalický materiál, ktorý existuje pri izbovej teplote (mnoho vedcov sa domnievalo, že takýto tenký kryštalický materiál nemôže byť stabilný).

Základná šesťuholníková bunka

Grafén je tvorený perfektnou sieťou uhlíkových atómov a má len dva rozmery, dĺžku a šírku. Základnou bunkou štruktúry grafénu je šesť chemicky viazaných uhlíkových atómov (v tvare šesťuholníka). Grafén nie je vlastne nijako umelo vytvorený materiál, pretože v prírode vždy existoval (ako základný element grafitu), len ho bolo treba odhaliť. Na prípravu grafénu existuje už niekoľko metód, ktoré tu však nebudeme spomínať. Spomenúť možno to, že doteraz najväčšie vyrobené zvitky grafénu majú šírku 70 cm. Hneď po príprave malých grafénových "vločiek" začali Geim a Novoselov študovať ich vlastnosti. Ukázalo sa, že grafén je unikátny nový "materiál" s výnimočnými vlastnosťami, ktorých pôvod leží vo svete kvantovej fyziky.

SkryťVypnúť reklamu

Najlepší vodič tepla

Usporiadanie uhlíkových atómov do pravidelnej mriežke v graféne je temer dokonalé, a to vďaka silnej väzbe medzi atómami. Napriek tomu sú tieto väzby veľmi pružné, takže grafén možno "natiahnuť" až o pätinu jeho pôvodnej veľkosti. Celkom unikátnou vlastnosťou grafénu je to, že jeho elektróny sa správajú ako "nehmotné" fotóny, teda častice svetla. Elektróny putujúce v graféne sa správajú, akoby nemali žiadnu hmotnosť a pohybujú sa konštantnou rýchlosťou milión metrov za sekundu. Preto má grafén podobne dobrú elektrickú vodivosť ako meď. Ako vodič tepla však "tromfne" všetky ostatné známe materiály.

Nepriehľadný, ale hustý

Grafén je temer úplne priehľadný, ale napriek tomu taký "hustý", že cezeň neprejde ani najmenší atóm plynu (hélium). Pred grafénom sa otvárajú takmer nekonečné možnosti praktických aplikácií. Predpokladá sa napríklad, že tranzistory na báze grafénu budú pracovať podstatne rýchlejšie ako dnešné tranzistory. Primiešaním len jedného percenta grafénu do plastov sa tieto stanú elektricky vodivými. Podobne, prímes menej než tisíciny grafénu môže zvýšiť tepelnú odolnosť plastov až o 30 stupňov, pričom sa súčasne zvýši ich mechanická pevnosť. Na báze grafénu môžu vzniknúť nové kompozitné materiály na konštrukciu družíc, lietadiel či áut. Grafén je vhodný aj na zhotovenie transparentných dotykových displejov, svietiacich panelov a možno aj slnečných článkov.

Výskum aj v Košiciach

Je potešiteľné, že sa výskumu perspektívneho grafénu venujú fyzici aj tu, na východnom Slovensku, konkrétne v Ústave fyzikálnych vied Prírodovedeckej fakulty Univerzity P. J. Šafárika v Košiciach. Skupina prof. A. Fehera v spolupráci s kolegami z Fyzikálno-technického ústavu nízkych teplôt Ukrajinskej akadémie vied v Charkove teoreticky skúma fyzikálne vlastnosti grafénu a chystá sa aj na jeho experimentálne štúdium. "V súčasnosti sa dokončuje výstavba laboratória nanotechnológií, financovaného zo štrukturálnych fondov EÚ, v ktorom sa budú pripravovať a skúmať tzv. nanoobjekty, vrátane grafénu," povedal nám profesor Feher.

Najčítanejšie na Korzár

Inzercia - Tlačové správy

  1. 6 praktických tipov - ako na sušenie potravín v sušičke
  2. Hluk v školských triedach sa dá riešiť izoláciou
  3. Ako umocniť svoju lásku k Chorvátsku? Vlastným apartmánom!
  4. Na krásnom, modrom Jadrane
  5. Kúpele sú liečivý celok, Thermia jeho kráľovná!
  6. Lenivá kuchárka: Zdravý obed či večeru uvaríte za pár drobných
  7. Bratislavský realitný trh oživí GALVANIA rezidencie
  8. Slovenských tridsiatnikov láka zakladanie fondov
  1. Máte doma SodaStream? Vymeňte si bombičku pohodlne z gauča
  2. Slovenských tridsiatnikov láka zakladanie fondov
  3. Leto v Rakúsku: Keď vás cisár pozve k stolu
  4. Na krásnom, modrom Jadrane
  5. Bratislavský realitný trh oživí GALVANIA rezidencie
  6. Ako umocniť svoju lásku k Chorvátsku? Vlastným apartmánom!
  7. Nebezpečenstvo používania prekladačov
  8. Kúpele sú liečivý celok, Thermia jeho kráľovná!
  1. Lenivá kuchárka: Zdravý obed či večeru uvaríte za pár drobných 7 716
  2. Stovky hodín výcviku. Stať sa gondolierom je zaslúžená prestíž 5 263
  3. Leto v Rakúsku: Keď vás cisár pozve k stolu 3 763
  4. Vydavateľstvo Petit Press so štyrmi Novinárskymi cenami 2 398
  5. Do čoho sa oplatí investovať, aby ste ušetrili na energiách? 1 800
  6. 5 najčastejších chýb pri zateplení šikmej strechy: vyhnite sa im 1 708
  7. Odišlo už štvrť milióna mladých ľudí. Má Slovensko budúcnosť? 1 323
  8. Zodpovedné nakupovanie chráni biodiverzitu pre budúce generácie 1 266

Blogy SME

  1. Toto je rovnosť: Neférovo rozdelená neplatená práca v domácnostiach drví účasť žien na trhu práce, ale aj ich psychické zdravie
  2. Internátny život UK: Internáty UK: čo nás čaká v ďalšom semestri?
  3. Ján Raclavský: Falošná dilema obyčajného človeka
  4. Ján Valchár: 90 dní štvordňovej operácie
  5. Zuzana Cascino: Tiché chápadlá vojny.
  6. Věra Tepličková: A odteraz... už len samé pozitíva a sociálne istoty
  7. Robert Puk: Kto zabezpečuje najväčšiu čiernu stavbu v Bratislave?
  8. Irena Šimuneková: Turovský sopúch a vodopád
  1. Ján Valchár: Odvaha plukovníka Chodarjonoka alebo ako to nie je o odvahe 6 970
  2. Juraj Kumičák: Ako Rusi veľkú vojnu vyhrali... (časť III) 6 545
  3. Vladimír Benčík: Zvitky od Mŕtveho mora - boli napísané pred 2000 rokmi, predpovedajú apokalypsu? 6 515
  4. Monika Kusendová: Malofatranská hrebeňovka alebo 4-dňové sólo dobrodružstvo s ruksakom po horách 4 153
  5. Juraj Kumičák: Ako Rusi veľkú vojnu vyhrali... (časť I) 3 975
  6. Jana Melišová: G.Bush označil inváziu do Iraku za „neoprávnenú a brutálnu", než sa opravil, že mal na mysli ruskú inváziu na Ukrajinu 3 232
  7. Jana Melišová: Pomalý pád na Wall Street sa zrejme ešte neskončil 2 929
  8. Monika Nagyova: Výhody emočného prejedania sa 2 781
  1. Lívia Hlavačková: Je Ajurvéda naozaj taká prastará, ako vravia?
  2. Monika Nagyova: Výhody emočného prejedania sa
  3. Iveta Rall: Polárne expedície - časť 39. - Arktída - Letecká expedícia Amundsena s Ellsworthom na severný pól -1925
  4. Jiří Ščobák: Bude nový II. pilier lepší? Dožijeme sa exodu z dlhopisových fondov?
  5. Jiří Ščobák: Víte, co je Gerasimova doktrína?
  6. Jiří Ščobák: Vydrží Rusko dlhú ekonomickú vojnu? Nevyčerpajú sa spojenci?
  7. Iveta Rall: Polárne expedície - časť 38. - Arktída - Amundsenova expedícia na lodi Maud (1918 - 1925)
  8. Jiří Ščobák: Mohu zemřít, ale nebudu žít jako otrok
SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu

Blogy SME

  1. Toto je rovnosť: Neférovo rozdelená neplatená práca v domácnostiach drví účasť žien na trhu práce, ale aj ich psychické zdravie
  2. Internátny život UK: Internáty UK: čo nás čaká v ďalšom semestri?
  3. Ján Raclavský: Falošná dilema obyčajného človeka
  4. Ján Valchár: 90 dní štvordňovej operácie
  5. Zuzana Cascino: Tiché chápadlá vojny.
  6. Věra Tepličková: A odteraz... už len samé pozitíva a sociálne istoty
  7. Robert Puk: Kto zabezpečuje najväčšiu čiernu stavbu v Bratislave?
  8. Irena Šimuneková: Turovský sopúch a vodopád
  1. Ján Valchár: Odvaha plukovníka Chodarjonoka alebo ako to nie je o odvahe 6 970
  2. Juraj Kumičák: Ako Rusi veľkú vojnu vyhrali... (časť III) 6 545
  3. Vladimír Benčík: Zvitky od Mŕtveho mora - boli napísané pred 2000 rokmi, predpovedajú apokalypsu? 6 515
  4. Monika Kusendová: Malofatranská hrebeňovka alebo 4-dňové sólo dobrodružstvo s ruksakom po horách 4 153
  5. Juraj Kumičák: Ako Rusi veľkú vojnu vyhrali... (časť I) 3 975
  6. Jana Melišová: G.Bush označil inváziu do Iraku za „neoprávnenú a brutálnu", než sa opravil, že mal na mysli ruskú inváziu na Ukrajinu 3 232
  7. Jana Melišová: Pomalý pád na Wall Street sa zrejme ešte neskončil 2 929
  8. Monika Nagyova: Výhody emočného prejedania sa 2 781
  1. Lívia Hlavačková: Je Ajurvéda naozaj taká prastará, ako vravia?
  2. Monika Nagyova: Výhody emočného prejedania sa
  3. Iveta Rall: Polárne expedície - časť 39. - Arktída - Letecká expedícia Amundsena s Ellsworthom na severný pól -1925
  4. Jiří Ščobák: Bude nový II. pilier lepší? Dožijeme sa exodu z dlhopisových fondov?
  5. Jiří Ščobák: Víte, co je Gerasimova doktrína?
  6. Jiří Ščobák: Vydrží Rusko dlhú ekonomickú vojnu? Nevyčerpajú sa spojenci?
  7. Iveta Rall: Polárne expedície - časť 38. - Arktída - Amundsenova expedícia na lodi Maud (1918 - 1925)
  8. Jiří Ščobák: Mohu zemřít, ale nebudu žít jako otrok

Už ste čítali?

SME.sk Minúta Najčítanejšie
SkryťZatvoriť reklamu