O Ευρωπαϊκός Οδικός Χάρτης για την Επιστήμη και την Τεχνολογία του Γραφενίου με συμμετοχή του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων

Η Ευρωπαϊκή Ερευνητική Ναυαρχίδα του Γραφενίου (Graphene Flagship) ανέπτυξε έναν οδικό χάρτη επιστήμης και τεχνολογίας, στοχεύοντας στα ερευνητικά πεδία που θα οδηγήσουν το γραφένιο και τα συναφή δισδυάστατα υλικά από τα ακαδημαϊκά εργαστήρια στην κοινωνία.

Τον Οκτώβριο του 2013, η ακαδημαϊκή κοινότητα σε συνεργασία με την βιομηχανία δημιούργησαν την Ευρωπαϊκή Ερευνητική Ναυαρχίδα του Γραφενίου (Graphene Flagship). Η Πρωτοβουλία αυτή σχηματίστηκε μετά από σχετική πρόσκληση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής προκειμένου να αντιμετωπίσει τις μεγάλες επιστημονικές και τεχνολογικές προκλήσεις, συνδυάζοντας διάφορα επιστημονικά πεδία και ερευνητικές και αναπτυξιακές προσπάθειες, μακροπρόθεσμα. Στην Πρωτοβουλία συμμετέχουν συνολικά 142 εταίροι από 23 χώρες.

Το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων συμμετέχει σε αυτή την Ευρωπαϊκή Πρωτοβουλία με την ομάδα του Αναπληρωτή Καθηγητή Ελευθέριου Λοιδωρίκη, του Τμήματος Μηχανικών Επιστήμης Υλικών.

Σε ένα επιστημονικό άρθρο ανοιχτής πρόσβασης που δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό Nanoscale της Royal Society of Chemistry, περισσότεροι από 60 ακαδημαϊκοί και εκπρόσωποι της βιομηχανίας παραθέτουν έναν οδικό χάρτη για την επιστήμη και τεχνολογία του γραφενίου, άλλων δισδιάστατων υλικών, καθώς και υβριδικών συστημάτων που βασίζονται στο συνδυασμό δισδιάστατων κρυστάλλων με άλλα νανοϋλικά. Ο οδηγός καλύπτει τα επόμενα 10 χρόνια και πλέον, και σκοπεύει να καθοδηγήσει την ερευνητική κοινότητα και τη βιομηχανία στην ανάπτυξη υλικών που βασίζονται στο γραφένιο και στα συναφή με αυτό υλικά.

«Είμαστε πολύ περήφανοι για την κοινή προσπάθεια τόσων συγγραφέων για την παραγωγή αυτού του Οδικού Χάρτη», αναφέρει ο Jari Kinaret, διευθυντής της Ευρωπαϊκής Ερευνητικής Πρωτοβουλίας για το Γραφένιο. «Ο Οδικός Χάρτης δημιουργεί μία στέρεα βάση για την κοινότητα του γραφενίου στην Ευρώπη, προκειμένου να προγραμματίσει τις δραστηριότητές της για τα επόμενα χρόνια. Δεν είναι ένα στατικό έγγραφο, αλλά θα εξελίσσεται για να αποτυπώνει την πρόοδο στο επιστημονικό αυτό πεδίο, καθώς και τις νέες εφαρμογές που εντοπίζονται και εφαρμόζονται στη βιομηχανία.»

Το Γραφένιο και τα συναφή με αυτό υλικά αναμένεται να φέρουν επανάσταση στα επιστημονικά πεδία στα οποία εφαρμόζονται και έχουν τη δυνατότητα να γίνουν τα υλικά του 21ου αιώνα. Θα μπορούν να συμπληρώσουν, ή και σε κάποιες περιπτώσεις να αντικαταστήσουν πλήρως, τα χρησιμοποιούμενα υλικά σε διάφορες εφαρμογές. Δισδιάστατα υλικά θα ενσωματωθούν σε υπάρχουσες πλατφόρμες προκειμένου να τις βελτιώσουν αισθητά.

Για παράδειγμα, το γραφένιο θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε πλατφόρμες φωτονικής πυριτίου (silicon photonics), αξιοποιώντας καταξιωμένες τεχνολογίες για την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Ο Οδικός Χάρτης υποδεικνύει τρεις βασικούς τομείς δραστηριοτήτων. Αρχικά πρέπει να αναγνωριστούν νέα φυλλόμορφα υλικά, να εκτιμηθούν οι δυνατότητές τους και να αναπτυχθούν αξιόπιστοι, αναπαράξιμοι και ασφαλείς τρόποι παραγωγής τους σε βιομηχανική κλίμακα. Στη συνέχεια, πρέπει να προσδιοριστούν ιδέες για νέες διατάξεις που θα λειτουργούν με τη χρήση των δισδιάστατων υλικών, καθώς και να γίνει η ανάπτυξη των δομικών τεχνολογιών που θα επιτρέψουν την παραγωγή τους. Ο τελικός στόχος είναι η ενσωμάτωση των δομικών τεχνολογιών και των δομών που είναι βασισμένες σε δισδιάστατα υλικά σε συστήματα με νέα λειτουργικότητα και κατά συνέπεια δυνατότητα εφαρμογής σε νέους τομείς.

Έντεκα επιστημονικά και τεχνολογικά θέματα προσδιορίζονται στον Οδικό Χάρτη. Αυτά είναι: βασική έρευνα, υγεία και περιβάλλον, παραγωγή, ηλεκτρονικές διατάξεις, σπιντρονικές διατάξεις, φωτονικά και οπτοηλεκτρονικά συστήματα, αισθητήρες, εύκαμπτα ηλεκτρονικά, μετατροπή και αποθήκευση ενέργειας, σύνθετα υλικά, και βιοϊατρικές συσκευές. Ο Οδικός Χάρτης αναλύει καθένα από αυτά τα θέματα με χρονοδιαγράμματα.

Οι ερευνητικές περιοχές που αναφέρονται στον Οδικό Χάρτη ανταποκρίνονται ευρέως στα πακέτα εργασία της Ερευνητικής Ναυαρχίδας για το Γραφένιο, με την προσθήκη ενός ακόμη πακέτου εργασίας που αφιερώνεται σε έναν δυναμικά εξελισσόμενο τομέα, αυτόν των βιοϊατρικών εφαρμογών, προκειμένου να ενσωματωθεί στην επόμενη φάση ανάπτυξης της Πρωτοβουλίας. Μαθαίνουμε από την εμπειρία μας, και την αξιολόγηση των εμπειρογνωμόνων. Η πιο πρόσφατη ανεξάρτητη αξιολόγηση επιβεβαιώνει τη θετική πορεία της Πρωτοβουλίας. Με εκατοντάδες ερευνητικές εργασίες, πολυάριθμες πατέντες και προϊόντα έτοιμα για την αγορά, η Πρωτοβουλία προσφέρει εξαιρετικής αξίας αποτελέσματα για τα χρήματα που δαπανώνται.

Το χρονοδιάγραμμα του Οδικού Χάρτη προβλέπει ότι πριν το τέλος της 10ετής διάρκειας της Πρωτοβουλίας, θα υπάρχουν στην αγορά προϊόντα στους τομείς των εύκαμπτων ηλεκτρονικών, των σύνθετων υλικών και της ενέργειας. Ελπίζουμε επίσης να δούμε προηγμένα πρωτότυπα οπτοηλεκτρονικών διατάξεων, αισθητήρων, ηλεκτρονικών υψηλών ταχυτήτων, και βιοϊατρικών συσκευών.

Το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, μέσω της ομάδας του κ. Λοιδωρίκη, συμμετέχει στη θεωρητική μελέτη και τον σχεδιασμό νέων φωτοανιχνευτών που λειτουργούν στο ευρύ φάσμα μεταξύ ορατού και μέσου υπερύθρου (400nm- 10μm) καθώς και στον σχεδιασμό νέων σχημάτων για υπερευαίσθητους βιοαισθητήρες, και έχουν ήδη οδηγήσει στην κατάθεση αίτησης κοινής πατέντας του Παν. Ιωαννίνων με το Cambridge Graphene Center και την εταιρία Nokia.

«Αυτή η δημοσίευση ολοκληρώνει την προσπάθεια τεσσάρων χρόνων να συλλέξουμε και να αξιολογήσουμε τη στάθμη της επιστήμης και της τεχνολογίας για το γραφένιο και τα συναφή με αυτό υλικά», αναφέρει ο Andrea Ferrari, διευθυντής του Cambridge Graphene Centre και πρόεδρος της Εκτελεστικής Επιτροπής της Πρωτοβουλίας, ο οποίος μαζί με τον Francesco Bonaccorso, των Εργαστηρίων Γραφενίου του Istituto Italiano di Tecnologia, ηγήθηκαν των προσπαθειών για τον Οδικό Χάρτη.

Ο καθηγητής Ferrari, προσθέτει: «Ελπίζουμε ότι αυτός οδικός χάρτης θα χρησιμοποιηθεί ως σημείο αναφοράς από την ακαδημαϊκή κοινότητα και την βιομηχανία στις προσπάθειές τους να οδηγήσουν τα φυλλόμορφα υλικά από τα εργαστήρια στην αγορά».

 
Τον Οδικό Χάρτη, μπορείτε να τον βρείτε:

Ferrari et al., Science and technology roadmap for graphene, related two-dimensional crystals, and hybrid systems, Nanoscale (2014).

http://xlink.rsc.org/?doi=C4NR01600A

 
INFO
Η Ναυαρχίδα του Γραφενίου είναι η μεγαλύτερη ερευνητική πρωτοβουλία της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Με προϋπολογισμό 1 δις €, αντιπροσωπεύει μία νέα μορφή κοινής, συντονισμένης έρευνας σε πρωτοφανή κλίμακα.

Μέσω της κοινοπραξίας της ακαδημαϊκής κοινότητας με την βιομηχανία, η ερευνητική προσπάθεια που γίνεται καλύπτει όλη την αλυσίδα της αγοράς, από την παραγωγή των υλικών στην ενσωμάτωση των διαφόρων δομικών στοιχείων και την παραγωγή ολοκληρωμένων συστημάτων, και απαριθμεί συγκεκριμένους στόχους για την αξιοποίηση των μοναδικών ιδιοτήτων του γραφενίου.

Η Ναυαρχίδα του Γραφενίου είναι επιφορτισμένη να συγκεντρώσει τους ακαδημαϊκούς και βιομηχανικούς ερευνητές για να οδηγήσει το γραφένιο από τα ακαδημαϊκά εργαστήρια στην Ευρωπαϊκή κοινωνία σε διάστημα 10 ετών, δημιουργώντας έτσι, οικονομική ανάπτυξη, νέες δουλειές και νέες ευκαιρίες για τους Ευρωπαίους, τόσο σαν επενδυτές, όσο και σαν εργαζόμενους.

Η Πρώτη Ευρωπαϊκή Ναυαρχίδα για τις Μελλοντικές και Αναδυόμενες Τεχνολογίες (FET flagship), η Πρωτοβουλία για το Γραφένιο, ξεκίνησε τις εργασίες της τον Οκτώβριο του 2013.