Gisteren heeft de Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen aangekondigd dat de Nobelprijs voor natuurkunde dit jaar naar Andre Geim en Konstantin Novoselov gaat "voor baanbrekende experimenten met betrekking tot het tweedimensionale materiaal grafeen." Grafeen is een van de vele allotropen, of vormen, van het element koolstof. Koolstof is speciaal omdat het zoveel verschillende allotropen heeft (de belangrijkste worden hieronder aangegeven), waarvan vele speciale kenmerken hebben:
Diamant : koolstofatomen vormen een lijn en binden zich in een strak rooster om deze extreem harde, transparante natuurlijke substantie te creëren. De diamanten die mensen vandaag opgraven, werden 100 mijl of meer gevormd onder het aardoppervlak, waar de koolstof meer dan een miljard jaar geleden aan enorme hitte en druk werd blootgesteld. Fabrikanten kunnen nu ook diamanten in een laboratorium laten groeien om juwelen te maken of voor industriële doeleinden.
Grafiet : het zachte lood in een potlood is echt grafiet, een schilferig, flexibel hexagonaal rooster van koolstofatomen. In tegenstelling tot diamant is grafiet zacht en geleidt het elektriciteit.
Grafeen : deze dunne laag koolstof is slechts één atoom dik. Geim en Novoselov creëerden het eerste vel grafeen met behulp van een eenvoudig stuk plakband om een schilfer van koolstof van grafiet te tillen. Grafeen is een goede geleider van elektriciteit en wetenschappers denken dat het nuttig kan zijn in technologieën zoals aanraakschermen en zonnecellen. (Een interessante kanttekening: Geim is de eerste persoon die zowel een Nobelprijs als een Ig Nobel won. Hij kreeg de Ig Nobel in 2000 voor het laten zweven van een kikker met magneten.)
Buckminster-fullerenen : deze holle koolstofmoleculen, waarvan de ontdekkers de 1996 Nobelprijs voor de chemie hebben gekregen, hebben hun naam te danken aan hun gelijkenis met de geodetische structuren van Bucky Fuller. De moleculen hebben bolvormen - buckyballs - en kunnen ook worden gevormd tot koolstofnanobuisjes, die 100 keer sterker zijn dan staal maar een zesde van het gewicht.
Koolstof nanofoam : dit schuim, volledig gemaakt van koolstofatomen, is een van de minst dichte stoffen ter wereld. Koolstof in deze vorm werkt als een halfgeleider en is magnetisch.
Niet alle koolstof komt echter samen in complexe kristallijne structuren met speciale eigenschappen. De door elkaar gegooide vorm wordt amorfe koolstof genoemd .
