Với những tính chất siêu nhẹ, siêu cứng, độ dày cỡ 1 nguyên tử, bền hơn thép 300 lần và dẫn điện và nhiệt tuyệt vời thì graphene được kì vọng sẽ có rất nhiều ứng ụng trong khoa học và công nghệ, có thể kể đến như:
Trong công nghiệp năng lượng, graphene được ứng dụng để chế tạo tấm pin Mặt Trời dẻo, mỏng và nhẹ để in trên áo, túi xách, các thiết bị electron cầm tay. Tính linh động cao và tốc độ chuyển động lớn của các hạt tải trong graphene giúp các thiết bị pin mặt trời bằng graphene biến đổi ánh sáng thành năng lượng điện rất nhanh gấp 10 lần hay thậm chí có thể 100 lần so với tốc độ liên lạc của dây cáp quang Internet nhanh nhất thế giới hiện nay. Ngoài ra, graphene còn được ứng dụng trong chế tạo pin Lithium-ion và pin nhiên liệu.
Trong Electronics, graphene đang được kì vọng là vật liệu thay thế silicon trong chế tạo các transistor đa năng hơn và hiệu quả hơn để dẫn điện tốt hơn, máy chạy nhanh hơn mà không bị quá tải nhiệt. Một nhà khoa học
thước transistor nhỏ nhất làm bằng vật liệu silicon. Loại transistor này không cần phải làm mát và có thể được kích hoạt bằng một electron duy nhất. Không những thế, transistor làm bằng graphene có tốc độ đóng-mở nhanh gấp 100 lần loại transistor “nhạy” nhất hiện nay. Điều này đồng nghĩa với việc máy tính điện tử dùng transistor graphene có tốc độ tính toán nhanh gấp bội các loại “siêu máy tính” dùng transistor silicon.
Trong công nghiệp, graphene được thay thế sợi Carbon để sản xuất máy bay và vệ tinh, giúp tạo ra các vệ tinh có kích thước to hơn nhưng lại nhẹ hơn. Một đặc tính tuyệt vời nữa của graphene là nó hoàn toàn kín khí. Do đó, gaphene hứa hẹn sẽ có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp đóng gói thực phẩm và một số lĩnh vực khác. Những tấm Graphene chống khuẩn có thể được nhúng vào giày dép, vải vóc và làm cho chúng không bao giờ bị bốc mùi. Những hộp thức ăn được làm từ graphene chống khuẩn cũng sẽ giúp cho thức ăn lâu bị hư hơn.
Tuy nhiên, graphene cũng gặp phải không ít thách thức. Sản xuất những màng graphene lớn rất khó khăn và đắt đỏ. Do khó chế tạo với diện tích lớn nên ứng dụng graphene trong cuộc sống hàng ngày vẫn còn hạn chế. Chất nền của graphene và môi trường xung quanh có xu hướng huỷ hoại tính chất electron của các mẫu graphene. Hiện nay, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu và tìm ra các chất khác, dễ chế tạo màng đơn lớp giống như graphene. Bản thân graphene không có gap nên không thể trực tiếp chế tạo transistor, các nhà khoa học phải tập trung tìm các cách tạo ra gap.
Chương 2
TRUYỀN DẪN ĐIỆN QUA LƯỠNG CHUYỂN TIẾP n-p-n GRAPHENE