Afstemmen op nieuwe frequenties met grafeen | Grafeen (graphene)
Afstemmen op nieuwe frequenties met grafeen

Aan het eind van de negentiende eeuw ontdekte de Duitse natuurkundige Wilhelm Röntgen een bepaald soort van licht, een ‘nieuw soort van stralen’, x-stralen (röntgenstralen).

Röntgen bedacht de mogelijkheid om met deze straling onzichtbare dingen te fotograferen, zoals de beenderen in een hand.

De Franse fysicus, Antoine Henri Becquerel, die op de hoogte was van de uitvinding van Röntgen schreef de ontdekking – dat sommige stoffen zwarting veroorzaakten op een fotografische plaat – toe aan de straling die werd uitgezonden door de gebruikte stoffen.

De medische wereld was hierin uiterst geïnteresseerd omdat men het inwendige van een lichaam kon visualiseren op die manier zonder de noodzaak om een patiënt daarvoor open te moeten snijden.

Röntgenstralen gedragen zich als lichtstralen, elektromagnetische golven, en hebben een zeer korte golflengte. In het brede scala van het elektromagnetisch spectrum circuleren deze zich tussen het ultraviolette licht en de gammastraling van radium.

De Curie’s, Marie en haar man Pierre, toonden aan dat er verschillende soorten straling werden uitgezonden en dat het uitzenden van straling een eigenschap van de stof is, en niet het gevolg is van een chemische reactie.

Marie noemden de stoffen die straling uitzenden ‘radioactieve stoffen’.

X-stralen hebben een biologisch effect en beïnvloeden het weefsel en veroorzaken onomkeerbare schade.

Gedurende een zekere periode werd zelfs lang gedacht dat het ‘levensprincipe’ was gevonden in materie als deze.
Men geloofde er zo sterk in dat de substantie werd gebruikt in toepassingen zoals levenselixers, waters met ‘levengevende stralen’.

Al snel werd de tragische fout ontdekt en zag men dat de situatie zeer ernstig was.

Het was radium – één van de stoffen die werden ontdekt door het echtpaar Curie – dat het eerste aantoonbare biologische effect van straling veroorzaakte toen Pierre een hoeveelheid op zijn huid legde en daardoor zichtbare brandwonden opliep. (Pas later begon men deze radioactieve stoffen ook te gebruiken in de behandeling tegen tumoren. )

Radiologie is een tak van röntgenologie, die alle soorten van bestraling bestudeert. Ook die van radium, en bij diagnose en behandeling in gebruik neemt.

Tegenwoordig is het gevaar zo bekend dat het aantal seconden van blootstelling aan de radioactieve effecten van x-stralen nauwlettend wordt gecontroleerd. Wat uiteraard niet wegneemt dat in de beginperiode van de radiologie röntgen- en radiumstraling wel degelijk schade hebben veroorzaakt omdat men het gevaar onderkende.

In het opzicht van miljoenen jaren aan evolutie is de ontdekking van radioactieve stoffen nog vrij nieuw in de tijdlijn van de mens.

De fascinerende elektrische eigenschappen van grafeen laten wetenschappers uit de Universiteit van Manchester nu toe om een nieuw gebied van technologie open te stellen die gebruik maakt teraHertzlasers.

Dit kan scanningssystemen perfectioneren en x-stralen vervangen (en terwijl ook drastisch de internet bandbreedte verhogen).

Terahertz technologie circuleert zich in het elektromagnetische spectrum tussen microgolf en infrarood frequenties. Het voordeel van teraHertzlasers tegenover röntgenstraling is dat deze nauwkeurig materialen kunnen scannen zonder enige schade te veroorzaken.

Uiterst gevoelige scanners voor de detectie van minuscule gebreken in vervaardigde medicijnen, of voor het opsporen van verborgen wapens op luchthavens kunnen nauwkeuriger en veel veiliger worden voor veelvuldig gebruik met behulp van deze nieuwe technologie.

Onderzoekers, onder leiding van dr Subhasish Chakraborty en Sir Kostya Novoselov, lieten in het tijdschrift Science noteren dat grafeen kan gebruikt worden om de frequentie van teraHertzlasers te controleren.

Dr Chakraborty zei: “Terahertz-technologieën zijn enigszins genegeerd door de industrie, mede als gevolg van de complexiteit voor de creatie van krachtige instelbare apparaten, omdat vele verschillende materialen nodig waren.”

Grafeen kan worden gebruikt om de gaten in deze technologie in te vullen.

Deze nieuwe alternatieve methode om materialen te scannen kan de efficiëntie en nauwkeurigheid van de analyse van materialen in de farmaceutische, veiligheid en landbouwindustrie drastisch verbeteren.

Sir Novoselov zegt: “De huidige terahertzinrichtingen staan geen instelbare eigenschappen toe, en telkens moet een nieuw apparaat worden gemaakt als de eisen veranderen, waardoor ze onaantrekkelijk zijn op industriële schaal.

“Grafeen kan echter zorgen voor terahertz-apparaten die worden in- en uitgeschakeld, alsmede hun staat kunnen veranderen.”

De introductie van de instelbare eigenschappen – dankzij grafeen – levert ook het potentieel en de mogelijkheden om de internet bandbreedte te laten toenemen tot en verder als één terabyte per seconde, een enorme verbetering van de huidige internet snelheden.





Bron: Universiteit van Manchester


3D print schaalmodel structuur grafeen