על הגְרָפֶן באופן גורף - שו-אן זו - TEDxדלפט
-
0:15 - 0:21חומרי נאנו ומבני נאנו
קיימים בכל עולמנו הטבעי. -
0:21 - 0:24ראו את כנף השפירית.
-
0:24 - 0:28אם נבצע תקריב
של פי 100,000 -
0:28 - 0:31ונביט בקרומית השקופה,
-
0:31 - 0:34נראה את מבני הנאנו
-
0:34 - 0:38שחומקים מעין בלתי-מזוינת.
-
0:38 - 0:40הגרפן שקוף.
-
0:43 - 0:46הנה דגם מולקולרי של הגרפן.
-
0:46 - 0:52כדי שיהיה אפשר לראותו,
הוא הוגדל פי יותר מ-280 מיליון. -
0:53 - 0:56הגרפן מורכב ממרכיב אחד ויחיד:
-
0:58 - 0:59פחמן.
-
1:00 - 1:01הוא עד כדי כך פשוט.
-
1:01 - 1:06אבל לגרפן יש הרבה תכונות מיוחדות.
-
1:06 - 1:12זהו הדק מכל החומרים.
עוביו אטום אחד בלבד. -
1:12 - 1:16זהו החומר החזק ביותר
שנמדד אי-פעם. -
1:16 - 1:20הקשר הפנימי של אטומי הפחמן
חזק יותר -
1:20 - 1:23מהקשר הפחמני בן 4 הפאות
של היהלום. -
1:24 - 1:28בה-בעת, הוא גמיש ומתיח.
-
1:29 - 1:35את הגרפן אפשר לכופף לגמרי
ולמתוח בשיעור של עד 20%. -
1:35 - 1:41יש לו המוליכות התרמית הגבוהה
מכל החומרים, כולל נחושת. -
1:41 - 1:46הוא מסוגל לעמוד בדחיסות הזרם
הגבוהה ביותר בטמפרטורת החדר, -
1:47 - 1:50יש לו הניידות הפנימית
הגבוהה ביותר, -
1:50 - 1:54שהיא פי 100 יותר
מזו של צורן, -
1:54 - 1:58זהו החומר הבלתי-חדיר ביותר,
-
1:58 - 2:03אפילו אטומי ההליום הקטנים ביותר
אינם יכולים לעבור דרכו. -
2:04 - 2:07הגרפן עתיד לשנות את העולם.
-
2:07 - 2:12תהיה לבטח חברה נבונה
ושונה לחלוטין -
2:12 - 2:14בתוך 10 עד 20 שנה.
-
2:14 - 2:18הבה נחשוב מעט על העתיד.
-
2:19 - 2:23תארו לעצמכם
שכל חלונות הזכוכית השקופים -
2:23 - 2:27יוכלו לחולל חשמל ברציפות
באור השמש -
2:28 - 2:31ולספק אנרגיה לכל הבניינים.
-
2:32 - 2:36דמיינו שכל כלי הרכב החשמליים
והמכשירים האלקטרוניים -
2:36 - 2:41יוכלו להיטען תוך 10 דקות
ולפעול במשך מספר ימים. -
2:42 - 2:47תארו לעצמכם התפלה של מי-ים
בעזרת מכשיר-כיס -
2:47 - 2:51שיהפוך אותם למי-שתיה
בכל מקום שתהיו בו. -
2:51 - 2:58תארו לעצמכם מכשירים אלקטרוניים
משולבים בבגדינו, -
2:58 - 3:01וחלקם - אפילו מושתלים מתחת לעור.
-
3:02 - 3:06דמיינו חומרים מרוכבים קלים
-
3:06 - 3:08חזקים יותר מאי-פעם
-
3:08 - 3:12ומשמשים כחומר המבנה העיקרי
-
3:12 - 3:16של ספינות, כלי-רכב ומטוסים.
-
3:17 - 3:22דמיינו שבבים אלקטרוניים
שיכולים לבצע פעולות חישוב -
3:22 - 3:24פי אלף מהר יותר
-
3:24 - 3:28בעזרת פלזמה, במקום אלקטרונים.
-
3:28 - 3:33חלומות אלה יתגשמו יום אחד
ויחוללו מהפכה בחברה שלנו, -
3:34 - 3:37ואני מאמין שזה יקרה
עוד בימי חיינו, -
3:37 - 3:41הודות לחקר חומר הנאנו
החדש הזה. -
3:41 - 3:45אבל הפקת גרפן היא בעיה רצינית.
-
3:46 - 3:50למרות שכבר ידוע
שהגרפן קיים בגרפיט, -
3:50 - 3:53רוב המדענים האמינו
שיהיה בלתי-אפשרי -
3:53 - 3:56לבודד ממנו גרפן יציב.
-
3:56 - 4:00בשנות ה-30 של המאה ה-20,
לנדאו ופירלס חזו -
4:00 - 4:05שגבישים דו-מימדיים יהיו
בלתי-יציבים מבחינה תרמודינמית -
4:05 - 4:07ולכן לא יוכלו להתקיים.
-
4:07 - 4:1230 שנה לאחר מכן,
מרמין הוסיף את התוצאות האנליטיות -
4:12 - 4:16שאיששו במלואה הנחה זו -
-
4:16 - 4:19עד 2004, כששני מדענים,
-
4:19 - 4:22אנדרה גיים וקוסטיה נובוסלוב,
-
4:22 - 4:25השתמשו בסרט דביק שקוף
כדי להפיק גרפן. -
4:25 - 4:30בכך שהצמידו סרט דביק
מספר פעמים לשבבי גרפיט -
4:30 - 4:33ובכל פעם קילפו שכבה,
-
4:35 - 4:39הגרפיט הלך ונעשה דק.
-
4:39 - 4:43למרות שברוב האזורים היו
שבבי גרפיט דקים, -
4:43 - 4:48הרי שהם הצליחו לבודד לבסוף
כמה פיסות קטנות של גרפן חד-שכבתי. -
4:49 - 4:53מאז, אלפי מדענים פתחו במחקר
-
4:53 - 4:57על יסוד פיסה זעירה זו
של גרפן חד-שכבתי -
4:57 - 5:00בעזרת שיטת הסרט הדביק.
-
5:00 - 5:04התוכלו להאמין שפרס נובל לפיזיקה
לשנת 2010, -
5:04 - 5:06הוענק לשני מדענים אלה
-
5:06 - 5:11על הניסוי פורץ-הדרך שלהם
בסרט דביק? (צחוק) -
5:11 - 5:14ברור שזאת אינה דרך מעשית
-
5:14 - 5:18להפיק גרפן ולייצר מוצרים שימושיים
בהיקף נרחב. -
5:18 - 5:22כיום, טונות שבבים זעירים
של גרפן רב-שכבתי, -
5:22 - 5:25ממש כך, שבבי גרפן דקים,
-
5:25 - 5:30ניתנים לייצור בעזרת שיטת
הקילוף הכימי. -
5:30 - 5:33אפשר לערבב אותם לתערובת
יציקת מחבטי טניס או צמיגי אופניים -
5:33 - 5:38כדי לשפר את החוזק
ולהקטין את המשקל הכולל. -
5:38 - 5:41אך החומר שמופק הוא שחור,
-
5:41 - 5:46וזה לא תואם לתכונת השקיפות
של הגרפן. -
5:46 - 5:51אם הצבע שחור, משמע
שהשבבים עבים מדי. -
5:52 - 5:55בה-בעת, השבבים קטנים מדי
-
5:55 - 5:59מכדי שיוכלו לבצע
את הדברים הנהדרים שציינתי. -
6:00 - 6:04כחוקר נסיוני שחוקר את הגרפן,
-
6:04 - 6:08הייתי זקוק לשטח גדול
של גרפן חד-שכבתי -
6:08 - 6:10עבור הניסויים שלי.
-
6:10 - 6:13אבל לא הצלחתי למצוא
שום קבוצת מחקר -
6:13 - 6:17שתוכל לספק לי
את הגרפן באיכות הגבוהה, -
6:17 - 6:19בהולנד, באותה עת.
-
6:19 - 6:24נסעתי מידי יום הלוך ושוב
בין אוניברסיטאות ליידן ודלפט -
6:24 - 6:30והתחבטתי בבעיה, איך לגדל
דגימות גדולות של גרפן. -
6:31 - 6:33המתקנים הקיימים
-
6:33 - 6:37לא איפשרו לי לבודד
גרפן באיכות גבוהה, -
6:37 - 6:42בין אם משום שבציוד היתה
בקרה גסה מאד של זרימת הגז, -
6:42 - 6:45או משום שאזור החימום
היה קטן מדי, -
6:45 - 6:49מכדי לגדל דגימות גרפן גדולות.
-
6:49 - 6:52אפילו עוצמת התנור
לא היתה מספקת -
6:52 - 6:55כדי להגיע ל-1,000 מעלות צלזיוס.
-
6:56 - 7:00יום אחר יום התעוררתי ב-6 בבוקר,
-
7:00 - 7:02וחזרתי הבית בחצות.
-
7:02 - 7:06ניסיתי את כל האפשרויות
שעלו בדעתי. -
7:06 - 7:12אבל מנת-חלקי היתה רק
תסכול והישנות של הבעיות. -
7:12 - 7:15חשבתי: "אם אמשיך כך,
-
7:15 - 7:18"לעולם לא אסיים
את מחקר הדוקטורט שלי." -
7:19 - 7:22כעבור 4 חודשים,
החלטתי להפסיק לבזבז זמן -
7:22 - 7:25ולבנות בעצמי כבשן.
-
7:25 - 7:28הודות למנחה שלי ולפקולטה,
-
7:28 - 7:31קיבלתי תקציב נוסף עבור הציוד.
-
7:31 - 7:35באותה עת גם זכיתי
בפרס "הרעיון הפרוע לצעירים", -
7:35 - 7:38בשווי 10,000 יורו,
-
7:38 - 7:43מה שאיפשר לי להוציא בחופשיות
את הכסף על החומר. -
7:46 - 7:53אני עדיין זוכר את אותו רגע,
ביום שלישי, ה-17.4.2012. -
7:53 - 7:56אחרי שנה שלמה
של ימי עבודה ארוכים, -
7:56 - 8:00התחלתי בבדיקה הראשונה
של המערכת שבניתי בעצמי -
8:00 - 8:03משאבת הריק שלקחתי
ממקום כלשהו במעבדה -
8:03 - 8:09היתה בת יותר מ-8 שנים
ועבדה כבר מעל 29,000 שעות. -
8:10 - 8:13לא רק זה, אלא שהמשאבה
היתה מפסיקה לפעול -
8:13 - 8:18ברגע שהטמפרטורה היתה עוברת
את ה-40 מעלות צלזיוס. -
8:19 - 8:23אז קניתי מאוורר קטן ב-30 יורו,
-
8:23 - 8:27שהצליח לקרר היטב את המשאבה.
-
8:29 - 8:33זה הכבשן שבניתי.
-
8:35 - 8:39אסביר את היתרונות
של המערכת הביתית הזאת. -
8:39 - 8:42הכבשן הזה מסוגל לחמם את
שפופרת הקוורץ בת ה-1 אינץ' הזאת -
8:42 - 8:45ליותר מ-1,000 מעלות צלזיוס
-
8:45 - 8:50עם תנודת טמפרטורה
של פחות ממעלת צלזיוס אחת. -
8:51 - 8:56יש כיסוי חסין-ירי שקוף
עשוי לקסאן, -
8:56 - 9:00שיכול להגן מפני
התפוצצות גז אפשרית -
9:00 - 9:04ולשמור על בטיחותו של החוקר.
-
9:04 - 9:09יש גלגל-יד קטן לשליטה מרחוק
בהזזת הכבשן -
9:10 - 9:11שמאלה
-
9:12 - 9:14וימינה,
-
9:14 - 9:18בעזרת גלגל-שיניים ושרשרת,
-
9:18 - 9:21כמו אלה שבאופניים.
-
9:21 - 9:26בעזרת המערך הזה יכולתי
לחמם ולצנן את הדגימה -
9:26 - 9:30פי 10 מהר יותר
מאשר בכל ציוד מסחרי. -
9:30 - 9:37עלות המערכת הזאת
נמוכה מ-20,000 יורו, -
9:37 - 9:42זולה ביותר מפי 7
מכל ציוד מסחרי קיים. -
9:43 - 9:47ניתן למטב את כל הרכיבים
ולשלוט בהם היטב. -
9:47 - 9:51הביצועים שלהם טובים בהרבה.
-
9:51 - 9:55נהניתי מניהול הניסוי
בעזרת המערכת שבניתי. -
9:55 - 9:58זהו הגרפן שגידלתי.
-
9:58 - 10:02גבישי הגרפן גדלים
כמו גבישי שלג. -
10:02 - 10:04גז מתאן,
-
10:05 - 10:10שמהווה כ-80% מהגז הטבעי
המשמש לבישול, -
10:11 - 10:14יכול להתפרק לאטומי פחמן
-
10:17 - 10:20על גבי מצע נחושת
-
10:23 - 10:28ב-1,000 מעלות צלזיוס
בסביבת גז אציל. -
10:33 - 10:36אטומי הפחמן ייצמדו זה לזה
-
10:36 - 10:40וייצרו טבעות פחמן
במבנה של כוורת, -
10:40 - 10:42כמו שיש בגרפיט.
-
10:43 - 10:47אני יכול להשתמש באיזוטופ של פחמן
לסימון נוהל הגידול. -
10:48 - 10:53התוכלו לדמיין שגודלו
של גביש גרפן בודד -
10:53 - 10:56הוא מעט יותר ממילימטרים ספורים,
-
10:56 - 11:03גדול יותר מפי מיליון
מגודל אטום הפחמן? -
11:07 - 11:12האם תאמינו שדגימה זו נוצרה
לפני 6 חודשים, -
11:13 - 11:19ושכבת הגרפן הבודדת עודנה מסוגלת
להגן על הנחושת מפני התחמצנות? -
11:20 - 11:24גבישי הגרפן ממשיכים לגדול,
-
11:24 - 11:27מתחברים עם גבישי הגרפן הסמוכים,
-
11:27 - 11:30ובסופו של דבר יוצרים
יריעה רציפה. -
11:31 - 11:33ברגע שאין עוד נחושת חשופה,
-
11:33 - 11:36גידול הגרפן ייעצר.
-
11:37 - 11:42בסיום, תהיה לנו שכבת גרפן
חד-שכבתי ואיכותי ביותר. -
11:43 - 11:46עמיתי ואני הוכחנו לראשונה
-
11:46 - 11:49שאיכות הגרפן המלאכותי
-
11:49 - 11:53טובה כמו זו שהופקה
בשיטת הסרט הדביק, -
11:53 - 11:57אבל הגודל רב יותר.
-
11:58 - 12:03לייצור המוני של גרפן
ולהורדה משמעותית של העלות, -
12:03 - 12:08תוכנן ונבנה
כבשן גדול וטוב יותר. -
12:09 - 12:11הכבשן מצויד בשפופרת קוורץ
גדולה יותר, -
12:11 - 12:16והכבשן ישמור תמיד
על טמפרטורה קבועה. -
12:16 - 12:18מעת שגידול הגרפן הסתיים,
-
12:18 - 12:24הייתי צריך רק להזיז את הכבשן
הרחק מן השפופרת -
12:24 - 12:26ולהוציא את דגימת הגרפן.
-
12:26 - 12:31יכולתי מיד להתחיל בשלב השני
של מחזור גידול הגרפן. -
12:32 - 12:34את יעילותו של גידול גרפן באיכות גבוהה
-
12:34 - 12:37ניתן לשפר פי 10 עד 20
-
12:37 - 12:41וצריכת האנרגיה תרד בהרבה.
-
12:41 - 12:44אם נבנה מאות כבשנים גדולים יותר,
-
12:44 - 12:48יתאפשר במהרה ייצור המוני
של גרפן. -
12:51 - 12:56זאת שכבת גרפן על מצע שקוף.
-
12:58 - 13:01אני מסוגל לראות דרכה
את כולכם. -
13:05 - 13:07אבל יש בה משהו מיוחד.
-
13:20 - 13:22היא מוליכה
-
13:25 - 13:27וגמישה.
-
13:30 - 13:36(מחיאות כפיים)
-
13:40 - 13:46כעת אתם יכולים לדמיין
כל מיני יישומים עתידיים לגרפן הזה. -
13:51 - 13:54לפי שעה, מחיר פיסת הגרפן
הקטנה הזאת -
13:54 - 13:57הוא כ-1,000 יורו.
-
13:58 - 14:03אני מאמין שמחיר הגרפן יירד
לפחות מ-1 יורו -
14:03 - 14:05תוך שנים ספורות,
-
14:05 - 14:09כי החומרים בהם אנו משתמשים
להפקת גרפן, -
14:09 - 14:11כגון...
-
14:12 - 14:15גז טבעי ורדיד נחושת,
-
14:16 - 14:18נפוצים מאד.
-
14:19 - 14:23לכולנו תהיה גישה לגרפן
בעתיד הקרוב, -
14:23 - 14:25ונוכל להגשים את החלום.
-
14:25 - 14:30זיכרו: אמרתי לכם שעולמנו
יהיה טוב יותר. -
14:30 - 14:34בינתיים אינני יכול להראות לכם
חלונות זכוכית שקופים -
14:34 - 14:36שיפיקו חשמל,
-
14:36 - 14:41ואינני יכול להראות לכם
את האלקטרוניקה שבבגדי, -
14:41 - 14:46אבל אני יכול להראות לכם משהו
שטרם ראיתם. -
14:47 - 14:53זהו גרפן שקוף שהודפס במבני תיל
-
14:54 - 14:58בכנף הפולימרית השקופה הזאת.
-
14:58 - 15:02הגרפן כה מיוחד,
-
15:02 - 15:06שברגע שמפעילים עליו
כמות אנרגיה זעירה, הוא מתכווץ. -
15:06 - 15:10והגרפן כה חזק,
שהוא מסוגל להרים -
15:10 - 15:14את הכנף הפולימרית,
שכבדה ממנו פי אלף, -
15:14 - 15:18ולחקות פעולת נפנוף כנפיים,
כמו רובוט ביולוגי. -
15:24 - 15:28ראו מה עשיתי וכמה השגתי
בשנים המועטות הללו. -
15:30 - 15:32אם כולכם תקחו חלק במאמץ שלי,
-
15:32 - 15:36להפיק גרפן באיכות גבוהה
ובהיקף רחב, -
15:36 - 15:40אני מאמין שנוכל ביחד
להגשים את חלומנו. -
15:40 - 15:41תודה לכם.
-
15:41 - 15:44(מחיאות כפיים)
- Title:
- על הגְרָפֶן באופן גורף - שו-אן זו - TEDxדלפט
- Description:
-
more » « less
הרצאה זו ניתנה במסגרת ארוע TEDx מקומי, שהופק בנפרד מועידות TED.
לגרפן, מבנה נאנו, יש שימושים רבים. כשעבד על הדוקטורט שלו בחקר הגרפן באוניברסיטה הטכנית של דלפט, שו-אן זו פתח ביוזמה חדשה כשתיכנן ובנה מכונה שיכולה להפיק גרפן יש מאין בתקציב זעום.
בתרגום זה:
"פרס הרעיון הפרוע לצעירים" - the Young Wild Idea Prize - Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDxTalks
- Duration:
- 15:48
|
Shlomo Adam edited Hebrew subtitles for Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft | |
|
|
Shlomo Adam approved Hebrew subtitles for Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft | |
|
|
Shlomo Adam edited Hebrew subtitles for Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft | |
|
|
Shlomo Adam edited Hebrew subtitles for Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft | |
|
|
Shlomo Adam edited Hebrew subtitles for Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft | |
|
Ido Dekkers accepted Hebrew subtitles for Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft | |
|
|
Ido Dekkers edited Hebrew subtitles for Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft | |
|
|
Ido Dekkers edited Hebrew subtitles for Getting to grips with graphene | Shou-En Zhu | TEDxDelft |