Energieffektiva, höghastighetselektronik i nanoskala och skärmar för mobiltelefoner och datorer som är så tunna att de går att rulla ihop. Bara ett par exempel på vad supermaterialet grafen skulle kunna ge oss. Men är den europeiska industrin redo att förverkliga dessa visioner?

Sällan har ett Nobelpris i fysik väckt prylnördarnas fantasi i en sådan utsträckning. När Andrej Geim och Konstantin Novoselov vid University of Manchester belönades 2010 för sina grafenexperiment, det var anmärkningsvärt enkelt att ge exempel på framtida tillämpningar, främst i form av hemelektronik med en prestandanivå som hittills varit praktiskt taget otänkbar.

Det är inte bara IT-sektorn som vattnas i munnen vid tanken på grafen. Även i energin, medicinska och materialtekniska sektorer finns det stora förhoppningar om att använda dessa spektakulära egenskaper. Talet om en framtida kolbaserad teknisk revolution var kanske ingen överdrift.

Även om grafen inte har väckt stor uppmärksamhet i media den senaste tiden, forskarvärlden har arbetat febrilt bakom kulisserna. Förra året, runt 6, 000 vetenskapliga artiklar publicerades världen över där fokus låg på grafen. För ungefär ett halvår sedan, nya forskningsresultat publicerades som mer än någonsin förstärkte idén om grafen som en potentiell ersättning för kisel i framtidens elektronik.

"Så sent som i höstas var detta fortfarande ett långsiktigt mål med tanke på de stora utmaningarna som är inblandade, " förklarar professor Jari Kinaret, Chef för Nanoscience Area of ​​Advance på Chalmers. "Sedan dök det upp en banbrytande publikation från Manchester som visade att grafen kunde kombineras med andra liknande tvådimensionella material i en sandwichstruktur."

"Strömförbrukningen för en transistor byggd med denna princip skulle vara bara en miljondel eller så jämfört med tidigare prototyper."

Jari Kinaret leder också Graphene Coordinated Action, ett initiativ för att förstärka och sammanföra grafenforskningen inom EU.

I linje med det växande intresset för grafen över hela världen, EU riskerar att tappa mark – särskilt inom tillämpad forskning.

"Integrera hela kedjan, från grundforskning till produkt, är något som vi av tradition inte är särskilt skickliga på i Europa jämfört med asiater eller amerikaner, " förklarar Jari Kinaret. Han presenterar ett cirkeldiagram på datorn för att illustrera sin poäng.

Den första grafen visar att den akademiska forskningen om grafen hittills har delats ganska jämnt mellan USA, Asien och Europa. Dock, cirkeldiagrammet som visar patentansökningar från varje region är slående lik storleksförhållandet mellan Jupiter, Saturnus och Mars.

"Något är fel här och vi ska fixa det, " konstaterar Jari Kinaret.

Tanken är att de forskargrupper som idag arbetar oberoende av varandra ska knytas samman i ett nätverk och kunna dra nytta av varandras resultat.

Denna planerade europeiska kraftsamling, dock, förutsätter mer finansiering, som är vid horisonten i form av "vetenskapliga flaggskepp" – EU-kommissionens beteckning för de högprofilerade forskningsinitiativ med tioårig finansiering som ska lanseras nästa år.

Förra året, Graphene Coordinated Action utsågs till ett av de sex pilotprojekten med en chans att lyftas till flaggskeppsstatus. Det skulle innebära en budget på cirka 10 miljarder kronor under hela perioden.

Nackdelen är att endast två flaggskepp kommer att lanseras, lämnar fyra piloter stående.

"Om vi ​​blir utvalda, det skulle innebära en avsevärd ökning av anslagen till europeisk grafenforskning – upp till 50 procent mer än för närvarande, " konstaterar Jari Kinaret.

"Om vi ​​misslyckas, då kommer vi förhoppningsvis åtminstone att behålla vår nuvarande ekonomiska ram."

Jari Kinaret har nyligen lämnat in projektets slutrapport till kommissionen. Han är optimistisk om deras chanser.

"En av våra uppenbara styrkor är nivån på vetenskaplig excellens. Nobelpristagarna Geim och Novoselov är medlemmar i vår strategikommitté tillsammans med ytterligare två Nobelpristagare. Det är svårt att slå."

Vid sidan av aspekter som gränsar till science fiction, det finns en mycket påtaglig sida av grafen.

Faktum är att då och då producerar de flesta lite grafen – oavsiktligt förstås. Och vissa äter till och med grafen.

Länken mellan nanovetenskap och det dagliga livet är blyertspennan. Från dess spets, ett lager av mjuk grafit överförs till papprets yta när vi ritar och skriver. (På samma gång, några av oss tuggar i andra änden som vi tror).

Om vi ​​skulle studera ett starkt förstorat pennspår, ett lager av grafit skulle ses som är kanske 100 atomlager tjockt. Dock, den yttre kanten av spåret blir tunnare och mer genomskinligt och någon gång blir lagret så tunt att det bara består av ett enda lager av kolatomer.

Det är där det är – grafenet. Det är också bakgrunden till mottot som antagits av Graphene Coordinated Action:The future in a pencil trace.

Med ett penndrag, framtiden för detta planerade forskningsinitiativ kommer att avgöras i slutet av detta år när den hemliga EU-kommissionens juryn ska avgöra vilken av de två piloterna som ska dela på de miljarder som finns tillgängliga för forskning.

OM GRAPHENE

Grafen är en form av grafit, dvs kol, som består av ett enda sammanhängande lager av atomer. Den är supertunn, superstark och transparent. Den kan böjas och sträckas och den har en unik kapacitet att leda både el och värme.

Förekomsten av grafen har varit känd länge, även om Geim och Novoselov 2004 lyckades framställa materialflingor på ett helt nytt sätt – genom att bryta bort det från grafiten med hjälp av vanlig hushållstejp.

Grafen tillverkas numera också med andra metoder.

Centrum för svensk grafenforskning är Chalmers.

SNART PÅ PEKSKÄRMEN OCH I MOBILTELEFONER

Tonvikten i Graphene Coordinated Action ligger på tillämpad forskning. I sista hand, det finns potential någonstans vid horisonten att bygga upp en europeisk industri kring grafen och liknande tvådimensionella material – både som komponenter och färdiga produkter. Följaktligen, flera stora företag ingår i nätverket, inklusive mobiltelefontillverkaren Nokia.

"Eftersom grafen är både transparent och ledande, det är uppenbarligen av intresse för användning i framtidens pekskärmar och displayer. Men grafen kan också användas i batteriteknik eller som förstärkning i skalet på mobiltelefoner, säger Claudio Marinelli vid Nokias forskningsavdelning i Cambridge, England.

På Nokia, Det har under ett par år bedrivits forskning om potentiella tillämpningar för grafen inom mobil kommunikation. Claudio Marinelli uppskattar att Nokia senast 2015 kommer att använda grafen i en eller annan applikation i sina telefoner.

"Även när det gäller identifiering och annan dataöverföring via skärmen, teknik baserad på grafen är tänkbar, " han säger.

Längre ner i raden, han tror att grafens böjbarhet och flexibilitet skulle kunna bli en del av mobil kommunikation och användas i produkter som vi för närvarande kan ha lite svårt att föreställa oss.

"Vi tror att grafentekniken kommer att ha en stor inverkan på vårt affärsområde. Det är därför det var ett självklart drag för oss att vara involverade i detta forskningsprojekt."