Was ist Graphen?
Graphen ist eine Modifikation (Erscheinungsform) das Kohlenstoffes, in der der Kohlenstoff in 2-dimensionale Schichten so angeordnet ist, dass sich ein bienenwabenförmiges (hexagonales) Muster bildet. Graphen kann in drei Typen unterteilt werden: einschichtiges (single-layered), doppelschichtiges (double-layered) und mehrschichtiges (multi-layered) Graphen.
- Einschichtiges Graphen ist sozusagen die reinste Form mit einzigartigen Eigenschaften. Diese Eigenschaften machen (einschichtiges) Graphen zu einem attraktiven Produkt für eine Vielzahl von Anwendungen.
- Sowohl zwei- als auch mehrschichtiges Graphen haben andere (weniger ausgeprägte) Eigenschaften.
Mit zunehmender Anzahl der Schichten wird die Herstellung immer kostengünstiger, allerdings werden die Eigenschaften auch schlechter.
Graphen ist das weltweit erste 2D-Material, das aus nur einer einzigen Atomschicht Kohlenstoff besteht. Kohlenstoff kommt in seiner elementaren Form auch als Diamant und als amorpher Kohlenstoff (z.B. Aktivkohle) und Grafit vor. Grafit wird seit Jahrtausenden zum Zeichnen und Schreiben verwendet (z.B. in Bleistiften). Seine Struktur ist ähnlich dem Graphen. Die Kohlenstoffatome im Graphen sind wie erwähnt in einer hexagonalen Struktur angeordnet.
Kohlenstoff ist 4-bindig. Da jedes Kohlenstoffatom 2-dimensional von 3 anderen Kohlenstoffatomen umgeben ist, wird die 4. Bindung als delokalisierte Doppelbindung ausgebildet und so ein mesomeres System aus sich ständig verändernden Doppelbindungen ausgebildet (die Elektronen werden quasi über die gesamte Ebene "verschmiert"). Hierdurch kommen die einzigartigen Eigenschaften des Graphens zustande.
Graphen kann außerdem mit anderen Materialien wie Gasen oder Metallen kombiniert werden, um bestehende Materialien zu verbessern.