گرافن؛ ماده‌ای دوبعدی که مرزها را درهم می‌شکند

گرافن، ماده‌ای شگفت‌انگیز و انقلابی در دنیای علم و فناوری است. این ماده‌ی دوبعدی و شفاف که از یک لایه‌ی تک‌اتمی کربن تشکیل شده است، خواصی منحصربه‌فرد مانند استحکام فوق‌العاده و رسانایی الکتریکی بالا دارد. کنستانتین نووسلف (Konstantin Novoselov) و آندره گایم (Andre Geim) با کشف این ماده در سال ۲۰۰۴، تحولِ عظیمی را در دنیای مواد ایجاد کردند.

گرافن پس از کشف، به‌سرعت به یکی از داغ‌ترین موضوعات پژوهشی تبدیل شد. پتانسیل‌ بی‌نهایت گرافن در صنایع مختلف، از الکترونیک و کامپیوتر تا پزشکی و انرژی، باعث شده است تا دانشمندان و مهندسان در سراسر جهان، به‌دنبال راه‌هایی برای بهره‌برداری از این ماده‌ی شگفت‌انگیز باشند. در این مطلب، پس از آشنایی با گرافن و خواص شگفت‌انگیز آن، در مورد مهم‌ترین کاربردهای این ماده در صنایع مختلف صحبت می‌کنیم.

گرافن، لایه‌ی نازکی از گرافیت است. به‌احتمال زیاد اکثر ما با گرافیت در مغزِ مداد آشنا شدیم. گرافن، به‌لطف ویژگی‌های منحصربه‌فردش، از فولاد مستحکم‌تر، از پلاستیک سبک‌تر و از هر ماده‌ی دیگری رساناتر است.

درون گرافیت، ساختاری به نام گرافن وجود دارد. اتم‌های گرافن به‌شکل شش‌ضلعی منظم کنار هم چیده شده‌اند. وقتی گرافن را از گرافیت جدا کنیم، ویژگی‌هایی کاملا خاص و شگفت‌انگیز از خود نشان می‌دهد.

این ماده، نخستین ماده‌ی دوبعدی‌ای بود که در سال ۲۰۰۴ میلادی کشف شد. در آن زمان، گایم از یکی از دانشجویانش خواست تا نمونه‌ای از گرافیت را به نازک‌ترین حالت ممکن آماده کند. برای انجام این کار، آن‌ها کریستالی کوچک از گرافیت (۲٫۵۴ سانتی‌متر) را صیقل دادند و لایه‌ی بسیاری نازکی از آن به‌دست آوردند.

در گرافن، به‌دلیل ساختار دوبعدی و چیدمان شش‌ضلعی اتم‌های کربن، الکترون‌ها آزادانه و با سرعت فوق‌العاده‌ای حرکت می‌کنند. با اعمال میدان الکتریکی خارجی در نزدیکی گرافن، الکترون‌های داخل آن واکنش نشان می‌دهند و رسانندگی گرافن به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد.

این ویژگی خاصِ گرافن، آن را به ماده‌ای انقلابی برای فناوری‌های نوین تبدیل کرده است. ازجمله کاربردهای آن می‌توان به تولید ترانزیستورهای سریع‌تر و کوچک‌تر، سنسورهای فوق‌حساس و حتی کامپیوترهای کوانتومی اشاره کرد. کشف اثر میدان در گرافن یکی از دلایلی بود که جایزه‌ی نوبل فیزیک را برای گایم و نووسلف در سال ۲۰۱۰ به ارمغان آورد و راه را برای نسل جدیدی از مواد و فناوری‌های الکترونیکی هموار کرد.

تحقیقات روی گرافن جرقه‌ای بزرگ در دنیای علم بود که دانشمندان سراسر جهان را به شگفتی واداشت. نتایجی که به‌دست آمد، به قدری حیرت‌انگیز بود که بسیاری از پژوهشگران، این ماده را به‌عنوان کشفی انقلابی در علم مواد می‌دیدند. هر پژوهش جدید، ویژگی‌های خارق‌العاده‌ای را از گرافن آشکار می‌کرد. این یافته‌ها نه‌تنها چهره‌ی علم را تغییر داد، بلکه افق‌های جدیدی در فناوری‌های پیشرفته مانند الکترونیک، پزشکی و انرژی ایجاد کرد.

سیلیکون سال‌ها به‌عنوان ماده‌ی اصلی در ساخت ترانزیستورها شناخته می‌شد. تلاش‌ها برای کوچک‌تر کردن ترانزیستورها و افزایش تعداد آن‌ها در تراشه‌ها، امکان طراحی دستگاه‌های الکترونیکی کوچک‌تر، قدرتمندتر و کارآمدتر را فراهم کرد. اما، این پیشرفت‌ها به مرزهای فیزیکی سیلیکون نزدیک شده و چالش‌هایی مانند تولید گرمای زیاد، نشت جریان الکتریکی و افت عملکرد را به همراه داشته است.

به‌همین‌دلیل، گرافن می‌تواند جایگزین مناسبی برای سیلیکون باشد. این ماده‌ی دوبعدیِ شگفت‌انگیز با اثر میدان بهتر، رسانایی بالاتر و انعطاف‌پذیری قابل‌توجه، به‌طورقطع پتانسیل زیادی برای طراحی تراشه‌های آینده خواهد داشت. اما تا جایگزینیِ کامل سیلیکون با گرافن، هنوز راه نسبتا زیادی در پیش است.

در ابتدای کشف گرافن، از آن برای ساخت تجهیزات ورزشی استفاده می‌شد، اما ‌کم‌کم در صنایع دیگری مانند خودروسازی و الکترونیک نیز وارد شد. گرافن، یکی از نازک‌ترین مواد شناخته شده در جهان و ۱۵۰ برابر قوی‌تر از فولاد با وزنِ برابر است.

این ماده به‌اندازه‌ی لاستیک انعطاف‌پذیر است و تا ۱۲۰ درصد طول خودش، کشیده می‌شود. در کنار تمام مزیت‌های گرافن، از عیب‌های آن نمی‌توانیم چشم‌پوشی کنیم. به‌عنوان مثال، گرافن نمی‌تواند خاموش شود. اگر وسیله‌ای، تمام مدت روشن باشد و هیچ‌گاه خاموش نشود، انرژی بسیاری زیادی مصرف می‌کند.

البته فقط موضوع فنی نیست؛ مانع بزرگ‌تری هم وجود دارد: صنعت. سیلیکون از سال‌ها قبل، ماده‌ی اصلی در صنعت نیمه‌‌هادی بوده است. برای آن‌که گرافن بتواند جایگزین مناسبی برای سیلیکون باشد یا حتی کنار آن استفاده شود، لازم است با تجهیزات و خطوط تولید موجود که به‌طور ویژه برای سیلیکون طراحی شده‌اند، سازگار شود. تا زمانی‌که این سازگاری محقق نشود، سیلیکون همچنان جایگاه خود را در این حوزه حفظ خواهد کرد.

همان‌طور که توضیح دادیم گرافن، این ماده‌ی شگفت‌انگیز، از ماد‌‌ه‌ای بسیار آشنا به دست می‌آید: گرافیت! همان ماده‌ای که در مغز مداد استفاده می‌شود. با کمی خلاقیت و ابزار ساده، می‌توانید نخستین قدم‌ را برای ساخت گرافن، بردارید.

برای شروع، فقط به یک مداد، مقداری نوار چسب و کمی پشتکار نیاز دارید. گرافیت، ماده‌ی اصلی مغز مداد، از لایه‌هایی از کربن که به شکل شبکه‌ای شش‌ضلعی کنار هم قرار گرفته‌اند،‌ تشکیل شده است. این لایه‌ها به‌صورت طبیعی به هم چسبیده‌اند و گرافیت را شکل می‌دهند. هدف، جدا کردن یکی از این لایه‌های فوق‌العاده نازک، برای رسیدن به گرافن است.

برای شروع این ماجراجویی علمی، یک مداد بردارید و روی کاغذ، یک نقطه‌ی کوچک یا خطی یک سانتی‌متری بکشید.

اگر بخواید کمی حرفه‌ای‌تر عمل کنید، می‌توانید مستقیما سراغ پودر گرافیت بروید. این پودر را می‌توان از فروشگاه‌های مختلف خریداری کرد. پس از خرید پودر، با یک پنس (یا هر وسیله‌ای مشابه پنس)، کمی از پودر گرافیت را بردارید و روی کاغذی سفید بریزید. لازم نیست مقدار زیادی پودر برداشته شود.

بعد مانند تصویر زیر، یک تکه چسب به‌طول ۵ سانتی‌متر بردارید و آن را روی گرافیت قرار دهید. چسب را به‌گونه‌ای بچسبانید که حدود سه‌چهارم از طول آن روی گرافیت قرار بگیرد. سپس، با دقت چسب را روی گرافیت فشار دهید و به‌آرامی آن را از سطح کاغذ جدا کنید.

نوار چسبی که گرافیت روی آن قرار دارد را از لبه‌هایش تا کنید. توجه کنید که لازم نیست نوار چسب را کاملا روی هم قرار دهید، بلکه تنها کافی است مانند تصویر زیر، گرافیت به طرف دیگر نوارِ چسب، بچسبد. اگر نوار را کامل تا کنید، باز کردنش دشوار خواهد بود.

حالا نوار را به‌آرامی باز کنید. این کار لایه‌های نازک گرافیت را از هم جدا می‌کند. با تکرار این فرآیند (حدود ۲۰ مرتبه)، می‌توانید به لایه‌ای از گرافیت با ضخامتی برابر با یک اتم برسید.

اگر نمی‌خواهید نوار را تا کنید، می‌توانید نوار چسب جدیدی را روی نوار چسبِ قبلی قرار دهید و سپس آن را جدا کنید. این روش هم به تفکیک لایه‌های گرافیت کمک می‌کند و همان نتایج را به دنبال دارد. این روش که به‌طرز شگفت‌انگیزی ساده به‌نظر می‌رسد، نخستین بار به‌عنوان راهی برای کشف گرافن معرفی شد و هنوز هم به‌عنوان یک روش آموزشی و آزمایشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

برای بررسی و تعیین تعداد لایه‌های گرافیت روی نوارِ چسب، می‌توانید از میکروسکوپی ساده استفاده کنید. نوار چسب را طوری روی اسلاید میکروسکوپ قرار دهید که سمت چسبنده‌ی آن رو به پایین باشد. سپس، با قرار دادن اسلاید زیرِ میکروسکوپ، آن را با بزرگنمایی بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ برابر مشاهده کنید.

با نگاه به زیر میکروسکوپ، نقاطی با روشنی و تیرگی متفاوت مشاهده خواهید کرد. قسمت‌های تیره‌تر نشان‌دهنده‌ی لایه‌های ضخیم‌تر گرافیت هستند، درحالی‌که قسمت‌های روشن‌تر، لایه‌های نازک‌تر را نشان می‌دهند. اما شگفت‌انگیزترین بخش ماجرا، روشن‌ترین نقطه است! این نقطه همان گرافن است، ماده‌ای که تنها به اندازه‌ی یک اتم ضخامت دارد و از ساختار بی‌نهایت ظریف و شفاف خود خبر می‌دهد.

روش دوم: ساخت گرافن با مخلوط‌کن و پودر گرافیت

روش دیگری نیز برای ساخت گرافن در خانه وجود دارد. در این روش می‌توانید از مخلوط‌کن و کمی پودر گرافیت استفاده کنید! ابتدا ۲۰ تا ۵۰ گرم پودر گرافیت را داخل مخلوط‌کن بریزید. اگر پودر گرافیت در دسترس ندارید، می‌توانید با خرد کردن نوک مدادهای معمولی، آن را تهیه کنید.

حتما از مخلوط‌کنی با توان بالا (حداقل ۴۰۰ وات) استفاده کنید تا بهترین نتیجه را بگیرید. اما این نکته‌ی مهم را فراموش نکنید که پس از استفاده از مخلوط‌کن، دیگر نمی‌توانید از آن برای تهیه‌ی غذا یا نوشیدنی استفاده کنید.

مقدار دقیق مایع ظرفشویی اضافه شده، نیاز به تجهیزات دقیق آزمایشگاهی دارد، اما در صورت دسترسی نداشتن به این وسایل، با سعی و خطا می‌توانید، مقدار نسبی را پیدا کنید.

در ادامه، نیم لیتر آب به مخلوط‌کن اضافه و دستگاه را روی سرعت بالا روشن کنید. پس از ۱۰ الی ۳۰ دقیقه، مایعی سیاه‌رنگ و کمی‌ کف‌آلود در مخلوط‌کن تشکیل می‌شود. اکنون می‌توانید پوسته‌های ریز گرافیت را روی سطح مایع و دیواره‌های مخلوط‌کن، ببینید.

بدون تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته، تشخیص دقیق ذرات گرافن از گرافیت سخت است، اما با مشاهده‌ی رفتار آن‌ها، می‌توانید سرنخ‌هایی به دست آورید:

• ذرات بزرگ‌تر: اگر ذرات در ته مخلوط‌کن نشستند، هنوز گرافیت هستند.
• ذرات سبک‌تر: ذراتی که روی سطح شناورند، احتمالا گرافن هستند.
• ذرات معلق در مایع: این‌ها گرافن نانوذره‌ای هستند، همان چیزی که به دنبالش هستید!

برای جداسازی گرافن از مایع، مخلوط را داخل یک شیشه بریزید و آن را به مدت ۲ تا ۳ روز در جایی ثابت قرار دهید. در آزمایشگاه‌ها، برای جدا کردن گرافن، معمولاً از سانتریفیوژ می‌کنند. اما ازآنجاکه در خانه به سانتریفیوژ دسترسی ندارید، کافی است مخلوط را در شیشه بریزید و چند روز صبر کنید. در این مدت، گرافن به‌تدریج از ذرات بزرگ‌تر گرافیت جدا و در ظرف ته‌نشین می‌شود. این روش ساده و کاربردی است و نتیجه‌ی مشابهی با تجهیزات آزمایشگاهی دارد!

ساخت گرافن به‌ سادگی روش‌هایی که تا اینجا توضیح داده‌ایم، نیست. در آزمایشگاه‌ها، پژوهشگران برای ساختِ گرافن از روش‌ها و تجیهزات پیشرفته‌تری استفاده می‌کنند:

• لایه‌برداری مکانیکی (Mechanical Exfoliation): در این روش، گرافن با جدا کردن لایه‌های گرافیت به کمک نوار چسب به دست می‌آید. این روش، مشابهِ نخستین روش ساخت گرافن در خانه و برای تولید در مقیاس کوچک مناسب است.
• رسوب شیمیایی بخار (Chemical Vapor Deposition یا CVD): یکی از روش‌های صنعتی محبوب است که در آن گازهایی مانند متان در دماهای بالا تجزیه می‌شوند و لایه‌های گرافن روی سطحی فلزی مانند مس، رسوب می‌کنند.
• روش شیمیایی (Chemical Exfoliation): گرافیت در محلول‌های شیمیایی خاص حل و سپس با فرآیندهای شیمیایی و فیلتراسیون، گرافن تولید می‌شود.
• کاهش اکسید گرافن (Reduction of Graphene Oxide): گرافیت، اکسید و به گرافن اکسید تبدیل می‌شود، سپس با کاهش شیمیایی، گرافن خالص به‌دست می‌آید.

این روش‌ها بسته به دقت، هزینه و کاربردِ موردنظر انتخاب می‌شوند. هدف همه‌ی آن‌ها تولید گرافنی با کیفیت بالا برای استفاده در فناوری‌های نوین است.

گرافن، با شبکه بلوری بی‌نقص خود، الکترون‌ها را در دمای اتاق با سرعتی بسیار بالا هدایت می‌کند؛ چنان سریع که برای توضیح رفتارشان به نظریه‌ی نسبیت اینشتین نیاز است. این ماده، به‌لطف پیوندهای فوق‌العاده قوی و درعین‌حال انعطاف‌پذیر بین اتم‌های کربن، بسیار مقاوم است و به‌راحتی خم می‌شود. استحکام این ماده به حدی است که اگر بتوانید یک فیل را روی یک مداد و مداد را روی گرافن قرار دهید، گرافن هرگز نمی‌شکند؛ البته مداد حتما از بین می‌رود!

در نمایشگاه جهانی موبایل در سال ۲۰۱۸ در بارسلونا، بیش از ۲۵ پروژه‌ی خلاقانه با گرافن، در معرض نمایش گذاشته شد. گرافن می‌تواند نقش مهمی در آینده‌ی گوشی‌های هوشمند داشته باشد. انعطاف‌پذیری آن، امکان تولید گوشی‌های خم‌شونده با نمایشگرهای شفاف و منعطف را فراهم می‌کند. همچنین، این ماده می‌تواند صنعت باتری‌ها را متحول کند. گرافن، انرژی را با سرعتی شگفت‌انگیز منتقل می‌کند. از این‌رو، پژوهشگران، ایده‌ی شارژ گوشی در ۷ ثانیه را مطرح کردند.

با سنسورهای عصبی ساخته‌شده از گرافن، افرادی که از اندام‌های مصنوعی استفاده می‌کنند، حرکت‌ها را دقیق‌تر و طبیعی‌تر انجام می‌دهند. با قرار دادن سنسورهای عصبی ساخته شده از گرافن در قسمت بالای پروتزها، فرد به‌راحتی می‌تواند به انقباض‌ها و دیگر حرکات ماهیچه‌ها، پاسخ دهد. درنتیجه، کنترلِ حرکت این پروتزهایبسیار راحت‌تر خواهد بود.

گرافن به‌دلیل نداشتن انرژی گاف، تقریبا می‌تواند نور را در تمام طول‌ موج‌ها جذب کند. نور در طیف‌های مختلفی مانند نور فرابنفش (UV)، نور مرئی و نور مادون قرمز (IR) قرار می‌گیرد. معمولا برای هر یک از این طیف‌ها به سنسورهای جداگانه‌ای نیاز است. اما گرافن به‌تنهایی و با یک سنسور تصویر می‌تواند تمام طول موج‌ها را تشخیص دهد.

به‌کمک این ویژگی، دوربینی که در ساخت آن از گرافن استفاده شده است، می‌تواند جزئیاتی را شناسایی کند که چشم انسان نمی‌تواند. به‌عنوان مثال، این دوربین توانست سه نوع شیر را (شیر برنج، شیر لبنی و شیر بادام) که از نظر ظاهری کاملا مشابه هستند، از یکدیگر تشخیص دهد. در آینده ممکن است افرادِ حساس به مواد غذایی مختلف، به‌کمک دوربین گوشی هوشمند خود بتوانند ایمن بودن غذاهای مختلف را بررسی کنند.

گرافن، به‌لطف انعطاف‌پذیری بی‌نظیرش، مسیر جدیدی را برای فناوری‌های پوشیدنی باز کرده است. پژوهشگرانِ موسسه‌ی علوم فوتونیک در اسپانیا توانسته‌اند گرافن را در برچسب‌های UV کوچک تعبیه کنند. این برچسب‌ها، همانند چسب زخم به پوست می‌چسبند و می‌توانند اطلاعاتی مانند ضربان قلب، سطح اکسیژن خون و میزان اشعه‌ی UV دریافتی پوست را به‌دقت اندازه‌گیری کنند.

اما نوآوری‌های گرافنی به همین‌جا ختم نمی‌شود. محققان دانشگاه کمبریج با استفاده از کفی‌های گرافنی توانسته‌اند ابزاری طراحی کنند که می‌تواند توزیع فشار را اندازه‌گیری کند. این فناوری برای ارزیابی عملکرد ورزشی و همچنین مشکلات پا در پزشکی بسیار کاربردی است.

هنگام آتش‌سوزی، هر ثانیه اهمیت دارد، اما در سنسورهای تشخیص دودِ سنتی، فعال شدن آلارم معمولا بیش از ۱۰۰ ثانیه طول می‌کشد. پژوهشگران، سیستمِ هشداری مبتنی بر کامپوزیت گرافن طراحی کرده‌اند که توانسته است در کمتر از ۵ ثانیه، وقوع آتش‌سوزی را تشخیص دهد. نکته‌ی جالب‌تر آن است که با تغییر نسبت گرافن در این کامپوزیت، می‌توان دمای واکنش و حساسیت دستگاه را تنظیم کرد.

حرارت تابشی یکی از روش‌های موثر انتقال حرارت است که انرژی گرمایی را از طریق تابش الکترومغناطیسی منتقل می‌کند. از این روشِ انتقال حرارت در کاربردهای مختلفی مانند ذخیره‌سازی انرژی حرارتی، تشخیص مادون‌قرمز و سیستم‌های ارتباطی استفاده می‌کنیم. مزیت اصلی حرارت تابشی در آن است که برخلاف روش‌های سنتی مانند همرفت یا هدایت، به تماس مستقیم یا محیط واسطه برای انتقال حرارت نیازی نیست.

تا امروز، آلیاژهای فلزی مانند نیکروم، رایج‌ترین گزینه برای حرارت تابشی بوده‌اند. اگرچه این مواد به‌دلیل پایداری حرارتی و رسانایی خوب در صنایع مختلف محبوبیت دارند، از محدودیت‌های آن‌ها نمی‌توانیم چشم‌پوشی کنیم. وزن زیاد، سختی و بازده‌ پایین در تولید تابش مادون‌قرمز از جمله نقاط ضعف این آلیاژهاست که می‌تواند کارایی و انعطاف‌پذیری آنها را در بسیاری از کاربردها کاهش دهد.

یک راهکار جدید و نوآورانه، استفاده از فیبرهای شیشه‌ای پوشیده‌شده با لایه‌های گرافنی است. این فیبرها بسیار سبک و انعطاف‌پذیر هستند و در عین حال توانایی بیشتری در تولید حرارت تابشی از خود نشان می‌دهند. گرافن، با خواص رسانایی و تابشی منحصر‌به‌فرد، ظرفیت حرارت تابشی فوق‌العاد‌ه‌ای از خود نشان می‌دهد و با صرفه‌جویی بیش از ۳۰ درصد در مصرف انرژی همراه است.

گرافن، نه‌تنها در صرفه‌جویی انرژی، بلکه در ذخیره‌سازی آن نیز نقش چشمگیری ایفا می‌کند. رسانایی بالای گرافن، آن را به گزینه‌ای جذاب به‌عنوان کاتد در باتری‌های قابل‌شارژ آلومینیوم یونی تبدیل کرده است. با این حال، تولید کاتدهای باکیفیت و کم‌نقص از گرافن، با روش‌های معمول، فرآیندی وقت‌گیر و پرهزینه است.

برای غلبه بر این چالش، پژوهشگران با اصلاح روش‌های موجود، به نتایج شکفت‌انگیزی رسیده‌اند. کاتدهای گرافنی ساخته شده با روش‌های جدید، ظرفیت ذخیره‌سازی بالاتری دارند و می‌توانند بیش از ۴۵۰۰ چرخه‌ی شارژ و تخلیه را بدون افت عملکرد تحمل کنند. این پیشرفت، گرافن را یک قدم به تبدیل شدن به عنصری حیاتی در آینده‌ی باتری‌های پیشرفته نزدیک‌تر می‌کند.

با کوچک‌تر شدن دستگاه‌های الکترونیکی مدرن، اجزای داخلی آن‌ها مانند میکروفون‌ها نیز باید هم‌راستا با این تغییر، بدون کاهش کیفیت، کوچک شوند. پژوهشگران روشی نوآورانه برای ساخت درام‌های گرافنی بسیار نازک ارائه داده‌اند. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که این درام‌های گرافنی، با اندازه‌ای در حدود یک‌دهم میکروفون‌های تجاری MEMS، حساسیت بسیار بالاتری در تشخیص صدا دارند.

گرافن همچنین می‌تواند دریچه‌ای نو به‌روی پیشرفت‌های بزرگ در پزشکی باز کند. استفاده از ساختارهای متخلخل مقاوم و زیست‌سازگار برای بازسازی بافت‌ها، یکی از نوآوری‌های نوین در پزشکی است. در این میان، هیدروژل‌های گرافنی به‌عنوان پایه‌ای برای بازسازی غضروف، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. برطبق پژوهش‌های جدید، این هیدروژل‌ها رشد و تکثیر سلول‌های غضروف‌ساز را افزایش می‌دهند و بازسازی ماتریکس غضروف را، با تحریک تولید کلاژن تسریع می‌بخشند.

غشاهای اکسید گرافن با دقت بالایی می‌توانند، حلال‌های آلی را از آب جدا کنند یا آب را از مخلوط‌های گازی حذف کنند. اما نکته‌ی حیرت‌انگیز آن است که این غشاها حتی قادر به متوقف کردن هلیوم هستند؛ گازی با مولکول‌های بسیار کوچک. این ویژگی‌، غشاهای اکسید گرافن را به ابزاری ایده‌آل برای کاربردهای پیچیده و حساس در تصفیه و جداسازی مواد تبدیل کرده است.

کشف گرافن، دریچه‌ای نو به سوی فناوری‌های پیشرفته گشوده است. پژوهشگران در سراسر جهان در حال تحقیق روی کاربردهای مختلف گرافن هستند. از تولید ترانزیستورهای سریع‌تر و باتری‌های قدرتمندتر گرفته تا ساخت سنسورهای حساس و مواد کامپوزیتی سبک و مقاوم، گرافن پتانسیل‌های بی‌شماری دارد.

بااین‌حال، تولید انبوه و تجاری‌سازی گرافن با چالش‌هایی همراه است. با وجود این چالش‌ها، پیشرفت‌های چشمگیری در این زمینه صورت گرفته است و انتظار می‌رود در آینده‌ای نزدیک شاهد کاربرد گسترده‌تر گرافن در صنایع مختلف باشیم.