Vleugels van grafeen verslaan zonnezeil

Grafeen zet via een nog nooit eerder waargenomen effect licht om in beweging. Ruimtevluchten zonder brandstof komen hierdoor een stuk dichterbij.

zonnezeil2
Is het zonnezeil nu al ingehaald door de concurrentie? Bron: NASA

Het wondermateriaal grafeen kan een nieuwe eigenschap aan zijn palmares toevoegen. Het was al bekend dat grafeen door zijn unieke structuur – een enkele laag koolstofatomen in de vorm van een honingraat – enorm sterk en geleidend is. Onderzoekers van de Nankai University in China ontdekten bij toeval dat het materiaal ook nog eens licht omzet in beweging.

Spons

De onderzoekers zagen het effect voor het eerst bij het met een laser in stukjes snijden van een ‘grafeenspons’: een enkele centimeters dikke samenvoeging van verfrommelde velletjes grafeen. De onderzoekers wilden met dit materiaal testen of grotere structuren van koolstof bepaalde eigenschappen van het ultradunne grafeen behouden. De laser bracht de spons tot hun verbazing in beweging, iets wat tot dan toe alleen bij losse moleculen was voorgekomen.

Vervolgens plaatsten de onderzoekers stukjes spons in een vacuüm en beschenen het van onderaf met laserlicht van verschillende golflengten en intensiteit. Dit duwde het grafeen tot wel veertig centimeter omhoog. Ook gefocust zonlicht bracht het grafeen in beweging.

Grafeen vs. zonnezeil 1-0

Het ultradunne grafeen komt in beweging door duwende elektronen. Bron: Wikimedia Commons/AlexanderAlUS
Het ultradunne grafeen komt in beweging door duwende elektronen. Bron: Wikimedia Commons/AlexanderAlUS

De waargenomen voortstuwing is volgens de onderzoekers te sterk om te resulteren uit het weerkaatsen van invallende fotonen – het achterliggende mechanisme van zonnezeilen. Ze vermoeden dat het grafeen energie van de laser absorbeert, waardoor het een elektronenlading opbouwt. Als deze lading te hoog oploopt, schieten de elektronen weg en geven ze het materiaal hierbij een duw. Waarom de elektronen niet in willekeurige richtingen wegvliegen is onduidelijk, maar het waarnemen van een elektrische stroom vanaf het grafeen versterkt de hypothese.

‘De voortstuwing door grafeen is kleiner dan van conventionele raketten, maar stukken groter dan van een zonnezeil’, zeggen de onderzoekers. Paulo Lozano van MIT plaatst een kanttekening. Het verlies aan elektronen maakt een eventueel ruimteschip positief geladen. Als je dit niet neutraliseert, ontstaat schade.

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.

Lees ook:

1 Reactie

  • Menno

    | Beantwoorden

    Het is een overstatement om te zeggen dat het zonnezeil is ingehaald van het zeil hebben we nu een prototype terwijl de productie van consistent hoogwaardig grafen tot op heden nog niet mogelijk is. Het kan nog jaren duren voordat er een werkend grafeenzeil getest gaat worden.

Plaats een reactie