ノーベル賞のグラフェンができる事のわかりやすいまとめ

10月5日、マンチェスター大学の科学者二人が先駆的なグラフェンの研究で2010年のノーベル物理賞を受賞した。理由は単純で、グラフェンはいままでに発見された中で最も有望で万能な物質になるかもしれないからだ。それはとても小さいコンピューターから高性能な電池まで、全ての鍵を握るかもしれない。

グラフェンの性質は多くの理由から物質科学者、電気エンジニアにとって魅力的である。なぜならグラフェンはダイヤモンドよりも強く堅いが、ゴムのように伸ばすことができるし、ほぼ二次元の物質だからだ。つい先日2010年のノーベル物理学賞で話題になったグラフェンだが、いったいこいつの何がすごいのか?

グラフェンによって可能になる技術をわかりやすく、まとめた。

超小型トランジスタ

マンチェスターのチームは2008年に1ナノメートルのトランジスタを作成した。これは単に最小のトランジスタを作ったということだけでなく、コンピュータプロセッサの成長速度を支配するムーアの法則の物理的な限界が延長できた事も示した。

超高密度データストレージ

世界中の研究者たちは既にグラフェンをとりいれている。ライス大学のチームは2008年に新しいタイプのグラフェンベースのフラッシュのようなストレージメモリーを作成した。このストレージメモリーはそれまでのどんなストレージ技術よりも密集しているが、損失が少ないものだった。また、今年はじめに南フロリダ大学の2人の研究者がグラフェンの伝導率を高める技術とを報告した。

エネルギー貯蔵

グラフェンのエネルギー効率は非常に豊富だ。Texas Graphene energy(組織)は移送電力を蓄えるためグラフェンのフィルムを使用して新しいウルトラコンデンサーを作成した。

光学デバイス:太陽電池と柔軟なタッチスクリーン

ケンブリッジ大学のチームは9月のNature Photonicsでグラフェンの真のポテンシャルは電気のように光も生産できる能力にあると主張した。強く、柔軟で、光に敏感なグラフェンが太陽電池とLEDの効率だけでなく、柔軟なタッチスクリーンや光検出器や超高速レーザーのような次世代のデバイスの生産を補助するように改良できるかもしれない。特に、グラフェンはプラチナやインジウム(レアメタル)のような貴重で高価な金属にとって代わることができる、コストを削減し、同じ工程でより大きな効率を得ることができる。

高エネルギーの量子物理学

受賞者のGeimによれば、純粋な科学ではグラフェンはスイスジュネーブのCERNの科学者たちが唯一夢見ることのできる高速の量子の実験を可能にすることができる。なぜならグラフェンは事実上二次元のみだからだ、電子はその格子構造を通じてほとんど抵抗なしで移動できる。実際、彼らはハイゼンベルグの相対的な粒子のようにふるまう。

もちろん、実際はこれより複雑だ。しかし手っ取り早く説明をすれば、グラフェンのとても効果的な媒体になる性質が、原子を構成する宇宙の本質についての基本的な”何か”を実証するかもしれない。今後のグラフェンの活用分野からは目が離せない。今まで考えられなかったような製品やサービスが登場してくることだろう。

■関連リンク
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Why Graphene Won Scientists the Nobel Prize | Gadget Lab | Wired.com
Andre Geim: Why graphene is the stuff of the future – physics-math – 05 October 2010 – New Scientist

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