Alles, womit wir es in der Umwelt zu tun haben, ist dreidimensional. Graphen ist das erste Material überhaupt, das zweidimensional ist. Graphen besteht aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen und gehört damit zu den dünnsten Materialien der Welt. Seit der Entdeckung des Graphen im Jahr 2004 werden seine Eigenschaften und Anwendungsgebiete erforscht.
Graphen macht zum Wundermittel, dass es dünn und biegsam, transparent und gleichzeitig extrem leicht ist. Dennoch ist es 125-mal fester als Stahl. Starke Verbindungen der Kohlenstoffatome untereinander sind der Grund hierfür. Es weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. All diese Eigenschaften zusammen findet man in keinem anderen Material.
Was die möglichen Anwendungsgebiete für Graphen angeht, scheint es keine Grenzen zu geben. Es soll die Batterietechnologie revolutionieren, faltbare Bildschirme und Smartphones ermöglichen und Raumschiffe mit Photovoltaik antreiben. Es könnte das Zukunftsmaterial für Computertransistoren oder im Bereich der Energiespeicherung für Elektroden sein. Es lässt Strom nahezu widerstandsfrei transportieren.
Aktuell ist die preiseffiziente Herstellung noch nicht möglich. Große Produktionsanlagen zur Herstellung müssen erst noch entwickelt werden. Das wird aber erst geschehen, wenn die Nachfrage entsprechend groß ist. Somit trauen sich zurzeit nur wenige, überhaupt in diese Richtung zu investieren. Zu groß ist die Unsicherheit im Augenblick. Das ist aber nicht ungewöhnlich. Technologische Neuentdeckungen brauchen oft Jahrzehnte, bis sie den Massenmarkt erreichen.
Graphen: Vor der Masse investieren
Forscher sehen vor allem großen Nutzen in der Leitfähigkeit von Wärme und Strom. Davon können Batterien, Transistoren, Mikroprozessoren, Chips und Leuchtdioden profitieren. Aufgrund der Transparenz von Graphen werden Einsatzmöglichkeiten in Solarzellen und Touchscreens erforscht.
Aber auch die Isolationsleistungen sind bedeutend. Eine Nutzung in Verpackungen, Tanks, Autoreifen oder Dämmmaterialien ist denkbar. Das geringe Gewicht ermöglicht, Graphen als leichtes Baumaterial einzusetzen. Für den Motorenbau und die Karosserie sind ebenfalls Anwendungen im Gespräch. Wirkstoffe und Nebenwirkungen in der Medizin könnten durch das Material ebenfalls verbessert werden.
Großkonzerne wie IBM, Intel, Nokia, Sony oder Samsung stehen mit ihren Forschungsabteilungen bereit. Sie beschäftigen sich bereits intensiv mit der Technologie. Graphen-basierte Patente werden im Akkord ausgestellt und zeigen, wohin der Weg gehen kann. Näher am Thema ist der deutsche Maschinenbau-Spezialist Aixtron. Das Unternehmen hat das Potenzial des Materials erkannt und setzt verstärkt auf die Herstellung von Graphen.
Graphen-Aktien: Investieren in kleinere Spezialisten
Spannend sind aus Anlegersicht auch die Graphen-Spezialisten. An einer effizienten Herstellung arbeitet beispielsweise Applied Graphene Materials aus Nordengland. Ebenfalls aus Großbritannien stammt das Unternehmen Haydale Graphene Industries. Als führend gilt zudem die australische First Graphene. Das Unternehmen besitzt eine eigene Graphitmine. Anleger sollten bei den Investment-Möglichkeiten neben den Chancen jedoch stets das große Risiko im Blick behalten. Die Branche steckt noch immer in den Kinderschuhen.
Fazit: Graphen in der Welt von morgen
Die zukünftigen Pläne der Forscher mit Graphen scheinen direkt aus Science-Fiction-Filmen zu stammen: Fernseher, die als Tapeten ausgerollt werden können und faltbare Bildschirme. Forscher erwarten trotz der aktuellen Unsicherheiten bahnbrechende Forschungserkenntnisse in den nächsten Jahren. Die Unternehmen Samsung und IBM sprechen von „Wunderchips„, die anstelle von drei mit bis zu 1.000 Gigahertz arbeiten sollen. Das wäre möglich, wenn Graphen das Silizium ablösen würde. Die Forschungsabteilungen der Unternehmen arbeiten intensiv daran.
Ohne Frage: Graphen ist ein Zukunftsthema. Bis zum großen Durchbruch können aber noch Jahre vergehen. Der industrielle Einsatz wird wohl etwas länger dauern, als manch einer wünscht. Selbst die Erfinder und Nobelpreisträger Geim und Novoselov sehen die Herausforderungen für eine kostengünstige Massenproduktion größer als weithin gedacht.