Forskningsmiljoner ska ta grafen ut ur labbet
Grafen kan bli en ny och bättre ”stämgaffel” för elektrisk resistans. Det är ett av många framsteg från Chalmers starka forskningsmiljö kring grafen, som nu får lejonparten av 40 nya svenska forskningsmiljoner till supermaterialet grafen.
Efter den nya finansieringen från Knut och Alice Wallenbergs forskningsstiftelse formeras nu en stabil grupp på ett trettiotal svenska grafenforskare i tätt samarbete, på Chalmers och universiteten i Uppsala och Linköping. Det blir en svensk spjutspets inom internationell grafenforskning, som efter Nobelpriset 2010 har blivit mycket het.
– Nu uppnår vi en kritisk massa och kommer att få en viktig korsbefruktning mellan olika forskningsområden som har grafen gemensamt, säger Mikael Fogelström, som är koordinator för projektet. Pengarna ska användas till allt ifrån tillverkning av grafen till utveckling av olika produkter, med grundforskning i experimentell och teoretisk fysik längs vägen.
Processen för tillverkning av grafen behöver förbättras och bli mer reproducerbar. Forskarna ska utveckla syntesmetoder för att framställa stora grafen-ytor av hög kvalitet. Sedan ska materialet undersökas och bearbetas på nanonivå, för att till slut användas till specifika komponenter med bättre prestanda än dagens elektronikkomponenter.
Chalmersforskarna har redan gjort flera viktiga genombrott med grafen, trots att materialet tillverkades för första gången så sent som 2004. Ett exempel är en ny standard för elektriskt motstånd – en ”stämgaffel” för att ställa in resistansen rätt i elektriska instrument och apparater. Idag använder man resistansstandarder som baseras på kisel eller galliumarsenid. De är svåra att tillverka, och metoden fungerar bara vid extremt låga temperaturer och starka magnetfält. En resistansstandard som baseras på grafen är minst lika exakt som de som används idag, och är betydligt lättare både att tillverka och använda.
I ett annat projekt har chalmersforskare tagit fram en transistor i grafen som arbetar med drygt 10 gigahertz. Nu går de vidare för att ta fram en grafentransistor med sikte på terahertzområdet – alltså över 100 gigahertz. Det kan bli möjligt tack vare ett stort anslag som Mikael Fogelströms forskargrupp fick tidigare i år från Stiftelsen för strategisk forskning; 28,5 miljoner kronor under fem år.’
– Grafen har en enorm potential för högfrekvenselektronik, och på Chalmers ligger vi långt framme inom det området. Materialet kan öppna upp helt nya möjligheter, som till exempel ”nakenkameror” för att se igenom kläder i säkerhetskontroller. Även inom andra områden hoppas vi på att hitta nya tillämpningar som är unika för grafen.
Eftersom grafenområdet på Chalmers nu har stabil finansiering för fem år framåt funderar forskarna på att bilda ett centrum för grafen, säger Mikael Fogelström.
– Det vore bra att samla ännu fler forskargrupper kring grafen, och kanske bilda ett nationellt forskningscentrum. Bland annat som en förberedelse ifall vi får EU:s flaggskeppssatsning.
Chalmers har sedan tidigare samlat Europas grafenforskare kring ett stort forskningsinitiativ som konkurrerar om ett så kallat ”Future Emerging Technology Flagship”, som innebär finansiering på uppåt 10 miljarder svenska kronor över tio år. Om pilotprojektet omvandlas till ett flaggskepp avgörs av EU nästa år. Det forskningsanslag som nu har tillkommit bedöms öka chansen för att det ska bli så.
Fakta grafen
Grafen har unika egenskaper och förväntas revolutionera utvecklingen inom bland annat elektronik och materialteknik. Det är det tunnaste materialet vi känner till, och samtidigt ett av de starkaste. Det är genomskinligt, böjligt och leder elektroner 100 gånger snabbare än kisel.
Läs mer om forskarnas tidigare genombrott med grafen
Kontaktinformation
För ytterligare information, kontakta
Mikael Fogelström, Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap, Chalmers tekniska högskola, 031-772 31 96, mikael.fogelstrom@chalmers.se
