Forscher entwickeln neues Wundermaterial

Graphen gilt als das Wundermaterial für den technischen Fortschritt: Es ist das kleinste Teilchen, das in fester Form existiert. Bald könnte es Photovoltaik und Touchscreens revolutionieren.

Graphen könnte eine der größten Errungenschaften seit der Erfindung von Plastik sein: Das Wundermaterial ist gerade mal so dick wie ein einzelnes Atom. Damit ist Graphen das kleinste Teilchen, das in fester Form existiert. Es besteht aus Kohlenstoffatomen, die sechseckig angeordnet sind. Extrem vergrößert erinnert es daher an einen Maschendrahtzaun. Die Eigenschaften, die dem winzigen Material nachgesagt werden, bieten derart große Möglichkeiten, dass die EU-Initiative Future and Emerging Technologies Flagship (FET) in den nächsten Jahren mehr als eine Milliarde Euro an Forschungsgeldern bereitstellt.

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Tausendmal dünner als menschliches Haar

2004 konnten erstmals zwei Physiker Graphen isolieren, als sie mit einem Klebeband und einem Bleistift hantierten. Für diese Errungenschaft wurden Andre Geim und Konstantin Novoselov 2010 mit dem Phyik-Nobelpreis ausgezeichnet. Denn sie entdeckten ein Material, das eintausend Mal dünner war als menschliches Haar.

Doch auch abgesehen von seiner Größe hat Graphen unzählige Fähigkeiten: Es ist fester als Stahl, ein erstklassiges Schmiermittel, hält Strahlen ab und macht Kunststoffe nicht nur hitzefest, sondern auch zu elektrischen Leitern. Dadurch bietet es der Wissenschaft in Zukunft zahlreiche vielversprechende Möglichkeiten.

Unzählige Einsatzfelder

Forscher wollen Graphen künftig beispielsweise bei der Herstellung besonders effektiver Solarzellen verwenden. Hierfür haben sie neuartige Solarzellen mit mehreren Graphenschichten gebaut. Die Zellen messen insgesamt nur zwei Nanometer – sind mit bloßem Auge also nicht erkennbar.

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Geim, Novoselov und weitere Forscher rechnen zudem damit, dass Graphen bereits ab 2016 in kommerziellen Produkten verwendet werden kann. Zum Beispiel in Form biegbarer Displays: Touchsreens, dünn wie Papier, könnten Bilder und Videos zeigen und anschließend einfach zusammengerollt werden.

Gleichzeitig könnte Graphen auch Lacke, Sensoren, Verbundstoffe, Speicher und sogar medizinische Produkte revolutionieren. Denn Graphen ist lichtdurchlässig und blockt gleichzeitig jedes Gasatom: Dadurch könnte es eine der effektivsten Beschichtungen für Verpackungen jeder Art werden.

Großer Nachteil: der Preis

Beinahe jede Oberfläche kann mit Graphen beschichtet werden und bekommt daduch völlig neue Eigenschaften. Allerdings gibt es momentan noch ein entscheidendes Problem: Die Herstellung von Graphen ist bislang noch sehr teuer und nur im Labor gelungen. Zudem könnten seine einzigartigen Fähigkeiten in der Praxis zu unerwarteten Problemen führen.