I fjor annonserte Tesla Motors Inc. (TSLA TSLATesla Inc302. 78-1. 08% Laget med Highstock 4. 2. 6 ) at det skulle begynne å produsere sin egen linje av boliger og kommersielle batterisystemer samt gjennomføre vitenskapelig forskning i batteriteknologi for å forbedre energieffektiviteten til elbiler. En av de mest spennende aspektene ved denne undersøkelsen er potensiell bruk av grafen, en unik konfigurasjon av karbonatomer som danner et todimensjonalt lag som en honningkake. Andre karbonkonfigurasjoner inkluderer grafitt, diamanter, bucky baller og trekull.

Grafene er stolt som et "mirakel" materiale, med en styrke som anslås å være 100 ganger sterkere enn stål i en brøkdel av vekten. Historisk var dette materialet veldig vanskelig og dyrt å produsere, og ble brukt primært i nisjebruk innen halvlederindustrien. Faktisk ble det ikke isolert til 2004. I dag blir imidlertid nye og enklere måter å produsere store mengder grafen på, og rekke mulige bruksområder har potensial til å være forstyrrende over flere bransjer.

Batterier

Tesla er blant et stort antall bedrifter og universiteter som forsker hvordan grafen kan brukes til å løse problemet med batteristørrelse og effektivitet. Bruk av grafen til battericeller kan i stor grad forbedre evnen og hastigheten til oppladning og utladning sammenlignet med dagens moderne teknologi, og lader opptil 10 ganger raskere enn et litiumionbatteri. Grafene kan også krympe størrelsen på batteriene ved å forbedre energiteten tett. Kombinasjonen av en raskere lading, mindre batteri vil være en stor forbedring for forbrukerelektronikk, mobile enheter og elektriske biler. (For relatert lesing, se: Ny batteriteknologi Investering Muligheter . )

Solceller

Grafen er ikke bare nyttig i batterienergi, men kan også forbedre dagens solcellepanel. Refleksjonen av noen av solens stråler på overflaten av solcellepaneler er et stort problem i dag, siden det å skygge dem på noen måte, vil også redusere mengden energi de kan produsere. Legge til et lag av grafen tjener som et antireflekterende belegg som gjør det meste av lysets energi til å passere gjennom for å bli omgjort til elektrisitet. Forskning har vist at grafen kan redusere reflektiviteten med 15 - 35%.

Transistorer

Transistorer er de on-off logiske portene som driver mikrochips, og utløste datamaskinrevolusjonen. I dag har Moores lov spådd at antall transistorer som kan passe på en brikke, vil doble hver 18. måned, og predikasjonen har kommet til oppfyllelse så langt.Teknologi er nå å skyve grensene for silisium som et underlag for å bygge halvledere, noe som betyr at Moores lov ikke lenger kan holde. Grafene kan være en erstatning for silisium for å tillate enda større transistor tetthet. Forskere ved MIT og andre steder ser på hvordan man realiserer en grafenbasert mikrochip. (For mer se også: Top Emerging Fields i mobilteknologi .)

Medisinske applikasjoner

Medisinsk bruk for grafen inkluderer vevsteknikk. Tredimensjonal utskrift og andre metoder for voksende organer er avhengig av en solid matrise som å dyrke celler. Legge til grafen nano-partikler til eksisterende materialer har vist seg å forbedre dens strukturelle stabilitet.

Grafene har vist seg å bli tatt opp av bestemte celler, inkludert kreftceller, noe som gjør den til en potensiell vektor for målrettet tilførsel av legemidler. Eksperimenter pågår for å se om det kan brukes til å behandle lungekreft. Stoffet har også blitt vist å øke polymerasekjedereaksjonen, eller PCR, metoden som brukes til å sekvensere genomene og identifisere gener.

The Bottom Line

Graphene er et ord som vi sannsynligvis vil høre mer og mer, siden forskere fra hele verden begynner å studere dette unike karbonbaserte materialet. Bortsett fra det ovenfor er det en rekke foreslåtte alternative anvendelser for grafen. Disse inkluderer bruk av det som smøremiddel, for å oppdage infrarødt lys, for å utvikle slitesterk elektronikk, som vannfiltreringsteknologi og som vanntett belegg. I de kommende årene er det enda flere potensielle brukstilfeller som blir identifisert og satt i produksjon.