Często można spotkać opinie, że Nagroda Nobla się zdewaluowała. Nagrody „pokojowe”, literackie czy ekonomiczne wyraźnie noszą znamiona politycznej poprawności i a nawet akcenty lewackie. Inny charakter mają jednak nagrody z zakresu nauk ścisłych. Decyzje opierają się na wieloletnich obserwacjach przydatności odkryć naukowych i otrzymują je naukowcy, którzy doczekali długich lat życia. Nagrody Nobla nie można bowiem przyznać osobie nieżyjącej.
Kilka dni temu świat naukowy zelektryzowała wiadomość o przyznaniu Nagrody Nobla dwóm młodym fizykom wykształconym w Rosji, lecz pracującym na Uniwersytecie w Manchester. Są to Andriej Gejm (52 lata) i jego były student Konstantin Nowosiołow (33), którzy w 2004 roku wyodrębnili z grafitu cienkie, jednoatomowe błony o niezwykłych właściwościach, nazywane grafenami. (Wcześniej, w 2000 roku Geim otrzymał żartobliwą nagrodę Antynobla, za pokazanie jak żywa żaba unosi się – lewituje, w silnym polu magnetycznym).
Istnienie grafenów było przewidywane od dawna, lecz nie udawało się ich uzyskać w rozmiarach pozwalających na szczegółowe badania. Są to struktury złożone z atomów węgla, pierwiastka, który jest już sam w sobie niezwykły, gdyż na jego związkach opiera się cały żywy świat.
Od dawna było wiadomo, że czysty węgiel występuje w postaci diamentu, sadzy i grafitu. Właśnie grafit, który powszechnie jest używany w ołówkach, zbudowany jest z miniaturowych łusek, które łatwo się rozdzielają, przez co pręt grafitowy sprawia wrażenie materiału miękkiego. Gdy jednak udało się oddzielić najcieńszą z możliwych, pojedynczą łuskę o grubości jednego atomu a następnie rozbudować jej powierzchnię do wymiarów paznokcia, okazało się z jak niezwykłym materiałem mamy do czynienia.
W łusce grafenowej, atomy węgla ułożone są w regularną sieć sześciokątną (podobnie jak wygląda plaster miodu), lecz o grubości jednego atomu, czyli praktycznie łuska ta nie ma swojej grubości. Tak cienkiej struktury nie zaobserwowano dotąd w żadnym innym materiale.
Jeżeli względnie duże płytki grafenowe poskleja się jedna na drugiej, otrzymuje się przeźroczystą i elastyczną błonę, która jest ponad sto razy wytrzymalsza na rozerwanie i przebicie, niż podobnej grubości folia stalowa. Grafeny przewodzą ciepło dziesięć razy lepiej niż najlepszy w tej dziedzinie metal – srebro. Również ich przewodność elektryczna jest lepsza niż srebra a elektrony przebiegają tysiące razy szybciej niż w metalach.
Błona grafenowa jest idealnie szczelna, nie mogą się przez nią przebić nawet atomy helu, który potrafi uciekać z najwymyślniejszych zamknięć. Okazało się ponadto, że właściwości elektryczne zmieniają się radykalnie w obecności innych substancji. Na przykład, grafen pokryty z obydwu stron atomami wodoru, zmienia się w bardzo dobry izolator.
Reakcje grafenu na różne substancje są intensywnie badane. Okazało się, że jest silnie bakteriobójczy. Niestety, jak dotychczas, koszt takiej szczelnej i bakteriobójczej torebki grafenowej urósłby do setek tysięcy dolarów. Trzeba pamiętać jednak o tym, że sto pięćdziesiąt lat temu nowoodkryte aluminium było droższe od złota.
Technologia szybko się rozwija, i zapewne w niedługim czasie można będzie myśleć o kuloodpornych koszulkach i elementach samolotów, wielokrotnie lżejszych niż ostatnio stosowane tworzywa z włókien węglowych i nanorurek.
Również elektronika pokłada nadzieję w zastąpieniu krzemu grafenami. Opracowano już tranzystory pracujące dziesięciokrotnie szybciej niż obecne popularne komputery (chociaż ciągle wolniejsze niż superkomputery). Przeźroczystość grafenów i dobre przewodnictwo prądu to nowe możliwości budowania ekranów wyświetlających. Gdy tylko zostanie opanowana tania technologia produkcji grafenów, pojawią się tysiące ich niezwykłych zastosowań.
Węgiel jest też zaangażowany w Nagrodę Nobla z dziedziny chemii. Otrzymali ją w tym roku leciwi już i emerytowani naukowcy, amerykanin Heck (79 – Delaware University)) i dwóch japończyków, Negishi (75 – Purdue University, IN) i Suzuki (80 – Hokkaido). Opracowali oni przed prawie 40 laty reakcje chemiczne umożliwiające otrzymywanie skomplikowanych cząsteczek organicznych (czyli takich w których główną rolę spełnia węgiel). Reakcje te występują z udziałem katalizatora, ubogiego platynowca – palladu, który je umożliwia lub przyspiesza, sam nie zużywając się. Wykorzystuje się to od lat w produkcji leków i w eksperymentach biologicznych.
Wracając do Nagrody Nobla, która w każdej dziedzinie ma pieniężną wartość około półtora miliona dolarów. Dostaje ją jeden, dwóch lub trzech naukowców, których z zakresu nauk ścisłych (fizyka, chemia) typuje zespół z Królewskiej Akademii Nauk Szwecji a formalnie przyznaje Król Szwecji. Powoduje to wiele kontrowersji, gdyż współczesne osiągnięcia w tych dziedzinach są wynikiem prac wielu, często nawet setek naukowców i trudno określić, których dwóch lub trzech wniosło największy wkład. Coraz częściej widać, że decyzje są oparte na poglądach ideowych i sympatiach członków Komitetu Nominacyjnego.
Andrzej Michalik
meritum.us