كشف علماء النقاب عن أنحف شجرة عيد الميلاد في العالم والتي تزن ذرة واحدة فقط وتم تطويرها من الجرافين بسمك ثلث نانومتر (واحد على المليار من المتر)، بحسب ما ذكرت صحيفة ديلى ستار البريطانية.
يُعرف الجرافين بأنه "مادة علمية عجيبة"، وهو عبارة عن شكل من أشكال صفيحة الكربون بسمك ذرة واحدة فقط ويوصل الحرارة والكهرباء بفعالية أكبر بعشر مرات من النحاس وتتكون من طبقة واحدة مسطحة من ذرات الكربون مرتبة في بنية قرص العسل وهي ثنائية الأبعاد حقًا، لأنها تمتد في الطول والعرض فقط وقد تبدو ورقة A4 ثنائية الأبعاد للعين المجردة، لكنها في الواقع ثلاثية الأبعاد، لأن عمقها يتراوح بين 300000 و600000 ذرة.
قاد البروفيسور بيتر بوغيلد فريق تجربة شجرة عيد الميلاد في الجامعة التقنية في الدنمارك (DTU)، ويزعم الباحثون أنهم كشفوا طريقة يمكنها تحسين مراقبة الجودة أثناء عملية تصنيع الجرافين والتي يمكن أن تساعد في زيادة استخدامه في الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار وغيرها من المنتجات على مستوى العالم.
قال البروفيسور بوغيلد: حتى لو كان بإمكانك رسم شجرة عيد الميلاد بالقلم الرصاص ورفعها عن الورق - وهو ما فعلناه مجازيًا - سيكون أكثر سمكًا من ذرة واحدة فالبكتيريا أثخن بثلاثة آلاف مرة من طبقة الجرافين التي استخدمناها ولهذا السبب أجرؤ على تسمية هذه أنحف شجرة عيد الميلاد في العالم ويتمتع الجرافين بإمكانيات كبيرة لتصنيع الإلكترونيات المرنة والألواح الشمسية وفلاتر المياه وأجهزة الاستشعار الحيوية.
وقال إنه مصنوع من معالجة الجرافيت كيميائيًا - المادة الرخيصة في "الرصاص" لأقلام الرصاص والشكل البلوري لعنصر الكربون.
وأضاف البروفيسور بوغيلد: "على الرغم من أن نقطة البداية هي الكربون، تمامًا مثل الجرافيت الموجود في قلم الرصاص، إلا أن الجرافين في نفس الوقت أكثر موصلة من النحاس".
يعتبر الجرافين أكثر قوة وصلابة وأفضل في توصيل الكهرباء والحرارة من أي مادة أخرى معروفة ولذلك فهو مرشح واضح للدوائر الإلكترونية التي تشغل مساحة أقل، وتزن أقل، وقابلة للانحناء وأكثر كفاءة من الإلكترونيات الحالية.
عادة ما يتم "زراعة" المادة على ورق نحاسي عند حوالي 1،832 درجة فهرنهايت (1000 درجة مئوية)، قبل نقلها، ولكن قد تكون هذه عملية محفوفة بالمخاطر، وفقًا للفريق، حيث يمكن أن تتلف أو تتلوث أثناء الحركة ولذلك كان العمل مستمرًا في DTU لضمان النقل المستقر لطبقات الجرافين من لفة النحاس والتأكد من أنها تحافظ على الموصلية الكهربائية، وهو أمر بالغ الأهمية للعديد من استخداماتها المحتملة.
لتحقيق ذلك، استخدم الباحثون إشعاع تيراهيرتز ويرتبط امتصاص موجات تيراهيرتز ارتباطًا مباشرًا بالتوصيل الكهربائي؛ كلما كان الجرافين الموصل أفضل، كان يمتص بشكل أفضل وتم قطع الشجرة من لفة طولها 30 قدمًا (10 أمتار) من الجرافين، وتم نقلها في قطعة واحدة باستخدام آلة تصفيح مُعاد بناؤها، ثم تم مسحها ضوئيًا بإشعاع تيراهيرتز.
منذ ما يقرب من 20 عامًا، بدأ عالما جامعة مانشستر أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف بتجربة الجرافين في عام 2002 وحصل الفريق على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010 عن "تجاربهم الرائدة" مع الجرافين والتي أظهرت إمكاناته، على الرغم من أنه لوحظ لأول مرة في المجاهر الإلكترونية في عام 1962.
في السنوات العشر الماضية، احتل الجرافين عناوين الصحف حول العالم باعتباره "مادة عجيبة"، ولكن منذ ذلك الحين، واجه تكثيف استخدامه بعض العوائق، مثل ارتفاع التكاليف ومراقبة الجودة ويعتقد فريق DTU أن تصوير التيراهيرتز للجرافين يمهد الطريق للتصنيع ويعمل كشكل من أشكال "مراقبة الجودة"، على الرغم من أن العوائق التي تواجه تنفيذه لم يتم حلها بالطريقة الجديدة وحدها.