Linjen fra blyant til superdatamaskin

På websidene til både NTNU og Fornyprogrammet i Norges Forskningsråd kunne vi for noen dager siden lese om et svært interessant gjennombrudd innenfor materialteknologi. I pressemeldingen til NTNU står det:

"En forskningsgruppe ved NTNU har som de første i verden utviklet og patentert en metode for å produsere III-V halvledere på grafén. Silisium kan med dette bli overflødig i en god del elektronikk. Den nye metoden går ut på å få halvleder nanotråder til å vokse på grafén. Grafén er det tynneste og sterkeste materialet som noensinne er laget, og består av bare ett lag med karbonatomer. Det er bøyelig og gjennomsiktig. Sluttproduktet er et hybridmateriale som fungerer som en halvleder, og er bare én mikrometer tykt. Til sammenligning er halvledere på silisium ofte flere hundre ganger tykkere."

Jeg går ut fra at det fremdeles er et stykke frem, og flere utfordringer som må løses, før det blir mulig å sette igang kommersiell produksjon basert på denne forskningen. Men det er i hvert fall slik at den lille bedriften CrayoNano i Trondheim har i alt fem patenter, som er tatt ut i nært samspill med NTNU TTO, som beskytter metoden de har utviklet. Denne bedriften er et godt eksempel på hvordan prosessen foregår når man prøver å skape kommersialiserbare resultater og etter hvert vekstbedrifter ut av offentlig finansiert grunnforskning ved universiteter eller forskningsinstitutter. 

I dette tilfellet har Forskningsrådet vært inne med støtte til grunnforskningen gjennom programmene NANOMAT og RENERGI, mens verifiseringen av det teknologiske og markedsmessige potensialet støttes av FORNY 2020. I en ideell verden, der de offentlige virkemidlene spiller på lag, vil bedriften også kunne være aktuell i forhold til andre virkemidler i Siva og Innovasjon Norge, som inkubatorstøtte og IFU-støtte, og kanskje deltagelse i et kompetanseopplegg for vekstbedrifter som skal lykkes utenfor Norge, som TINC-programmet.

De lange linjene når det gjelder grafén går tilbake til utviklingen av blyanten, som skjedde i England på midten av 1800-tallet. Da ble ble verdens første blyantfabrikk etablert i Keswick, ved Lake District i nord-vest England, og Keswick hadde etter hvert hele fire blyantfabrikker. Blyanten var datidens statussymbol, slik en iPad er det i dag. I Keswick kan man i dag besøke The Pencil Museum og lære mer om hva blyanten består av og hvordan den ble utviklet og produsert. I en blyant er det ikke bly, slik man kanskje skulle tro, men grunnstoffet karbon i form av grafitt. Når man skriver med en blyant legges det igjen en noen små flak grafitt på papiret.

På sitt aller tynneste er en slik blyantstrek bare et atom tykt. Et flak laget av karbonatomer som bare er et atom tykt kalles grafén. På forskning.no kan man lese om hvorfor dette, som i prinsippet er en utvidelse av en blyantstrek, er fremtidens "superstoff". Det er 200 ganger sterkere enn stål, men bøyelig og gjennomsiktig, samtidig som det er billig å produsere. Grafén er en nær slektning av karbon nanorør (grafén rullet som et rør) og buckyballs (grafén formet som en ball). Egenskapene til dette stoffet gjør at potensialet for ulike anvendelser er enormt, det er for eksempel muligheter både når det gjelder å erstatte silisium i databrikker og innenfor skjermteknologi. Grafén kan for eksempel brukes til å lage bøyelige skjermer.

Nå har som nevnt de fysiske egenskapene til dette materialet vært kjent lenge. Linjene går helt tilbake til blyanten. Utfordringen er å lage en fremstillingsprosess som virker og som kan industrialiseres. NTNUs forskning og CryoNanos arbeid med kommersialisering av forskningen bidrar til å bringe oss nærmere noen veldig spennende nye muligheter.