Denne artikkelen ble første gang publisert i Kapital nr. 2/19.
I 2013 etablerte EU sitt Graphene Flagship. Deter EUs overlegent største forskningsprosjekt og hadde pr. juni 2018 hele 21 aktive deltagerland, 1.250 forskere og frem til år 2020 et budsjett på mellom 380 og 1.000 millioner euro (avhengig av hvordan partnerlandenes budsjetter medtas). Målet med prosjektet er å omsette grunnforskningen rundt grafén til praktisk anvendbare produkter.
Siden 2013 har prosjektet publisert 2.400 vitenskapelige artikler, fått innvilget 25 patenter, lansert 43 nye produkter og etablert seks nye bedrifter basert på materialet.
Også land som USA, Kina, India, Japan og Russland har store grafén-prosjekter på gang. Men de helt revolusjonerende produkter (som katte-hengekøyen på neste side) lar vente på seg.
Alt startet med en frosk
Men la oss begynne med begynnelsen. Den var en frosk. Nærmere bestemt en ung, 10 mm lang frosk som i 1997 svevet fritt i et magnetfelt på laboratoriet til den da 29-årige russiskfødte forskeren André Geim.
Heltene: Det var André Geim (født 1958) t.v. og Konstantin Novoselov (født 1974) som klarte å isolere grafén. Det ga dem Nobelprisen i fysikk i 2010. Foto: NTB
Eksperimentbeskrivelsen inkludert kompliserte beregninger ble offentliggjort i rapporten Of Flying Frogs and Levitrons, og den innbragte Geim den satiriske Ig Nobelprisen høsten 2000. (Ig Nobelprisenutdeles ved Harvard University for “seriøs forskning som først får deg til å le, og så til å tenke”, og har vært omtalt mange ganger i disse spalter, sist i artikkelen “Read the F***ng Manual” i Kapital nr. 19/2018.) Ig Nobelprisen og den kreativiteten og tunge fysisk-matematiske kunnskapen som Geim fikk demonstrert via froskeeksperimentene, medvirket sikkert til at han i 2001 fikk tilbud om professorstilling i fysikk ved Manchester University. Der fikk han etter hvert hentet inn en av sine tidligere doktorgradsstudenter, Konstantin Novoselov, som også var født i Russland. De begynte å forske på grafitt.
Svevende frosk: André Geim vakte faglig og spøkefull oppsikt da han i 1998 fikk en frosk til å sveve i et magnetfelt i et rør. Det ga ham den satiriske Ig Nobelprisen i år 2000. Foto: ukjent
Grafitt er mineralsk karbon i ren form, og er det materialet du finner f.eks. i blyantspisser. Som du har sett hvis du noen gang har spisset en blyant, så kan grafitten skalles av i ganske tynne lag. Det skyldes at de atomære kreftene som holder lagene sammen er svake.
Geim og Novoselov ønsket å studere grafittlag som var ekstra tynne, og med “vanlig Geim-kreativitet” begynte de å ta av lag etter lag fra en grafittklump ved hjelp av vanlig tape. Etter hvert som de fikk forbedret tapeteknikken, klarte de å få frem grafittlag som var så tynne at de var helt nede på ett-atomnivå.
Slike lag hadde vitenskapen teoretisert over i flere tiår. De hadde til og med fått et navn – grafén, og man ante at hvis de virkelig fantes, ville de ha forbløffende egenskaper. Men ingen hadde klart å få frem grafén ved en systematisk metode, og ingen hadde sett materialet, bl.a. fordi det var helt gjennomsiktig.
Med sin tape-metode klarte imidlertid Geim og Novoselov å isolere og stabilisere grafén, og attpåtil å se og studere materialet ved å plassere det på en silisium-plate.
Riktignok var ikke grafénbitene større enn diameteren på et hårstrå, men det var nok til at forskerne kunne påvise og demonstrere stoffets unike egenskaper og antyde en rekke revolusjonerende anvendelsesmuligheter.