Przełomowe odkrycie zostało już zgłoszone do urzędu patentowego i wzbudziło zainteresowanie międzynarodowych koncernów technologicznych. Eksperci podkreślają, że diafit, bo o nim mowa, może się stać kluczowym materiałem dla rozwoju czystych technologii energetycznych.

Nowe rodzi się w Gdańsku

Szybkie ładowanie elektrycznych samochodów to oczywiście niejedyny profit. Jak przewidują naukowcy, opracowanie takich materiałów jak diafit może w przyszłości doprowadzić do powstania rozwiązań oczekiwanych nie tylko przez naukę, ale i przez przeciętnych użytkowników. Na przykład – do bardziej wydajnego magazynowania energii odnawialnej z elektrowni słonecznych i wiatrowych czy mniejszych i mocniejszych urządzeń elektronicznych z dłuższym czasem pracy baterii.

Nowe rozwiązania dla energetyki to jeden z obszarów badawczych, którymi zajmuje się kierowany przez prof. Roberta Bogdanowicza zespół naukowców działający na Politechnice Gdańskiej. Ma to być jedyny team badawczy w Polsce, który prowadzi badania nad półprzewodnikowymi diamentami i możliwościami ich wykorzystania, m.in. w diagnostyce medycznej i środowiskowej nowej generacji. Chodzi np. o wykrywanie i utylizację problematycznych związków w oczyszczalniach ścieków, elektronice, optoelektronice, chemii czy analityce badawczej. Wyniki uzyskiwane przez badaczy publikowane są w renomowanych czasopismach naukowych. Wiele wskazuje więc na to, że nowa era magazynowania energii może się zacząć właśnie w Gdańsku.

Projekt międzynarodowy

Jednym z najnowszych osiągnięć gdańskich naukowców są właśnie prace nad diafitem. Punktem wyjścia dla tych prac była konstatacja: baterie cechują się dużą pojemnością energetyczną przy długim czasie ładowania, kondensatory natomiast odwrotnie – umożliwiają bardzo szybkie ładowanie, lecz przy znacznie mniejszej ilości zgromadzonej energii. Naukowcy z Politechniki Gdańskiej i Uniwersytetu Hasselt w Belgii we współpracy z naukowcami z California Institute of Technology (Caltech) w USA przyjrzeli się temu problemowi i postanowili połączyć zalety obu tych rozwiązań.

Zainicjowane już badania nad diafitem prowadzą do maksymalnego wykorzystania zalet hybrydowego materiału, który powstaje w wyniku połączenia dwóch form węgla: diamentu i grafenu. Ma on unikatowe właściwości – nadzwyczajną trwałość diamentu oraz przewodnictwo elektryczne grafenu, co w połączeniu może dać spodziewane efekty w magazynowaniu energii. Struktura diafitu pozwala na osiągnięcie o 40% lepszego przewodnictwa elektrycznego niż w przypadku najczystszego grafenu, przy jednoczesnej wytrzymałości mechanicznej porównywalnej z diamentem.

Kierownik projektu z ramienia Politechniki Gdańskiej prof. Bogdanowicz zaznacza wyjątkowość podejścia do tych badań. Polega ona na wykorzystaniu zaawansowanych technik wytwarzania, w tym technologii plazmowej i laserów, celem tworzenia precyzyjnie kontrolowanych struktur.

Dokładność w nanoskali

Kluczem w tym projekcie jest precyzja. Naukowcy pracują w nanoskali z elementami tysiące razy mniejszymi niż grubość ludzkiego włosa. Dzięki temu zespół może projektować materiały o idealnie kontrolowanych właściwościach. Synteza diafitu będzie wspierana przez sztuczną inteligencję, która pomoże zaplanować optymalne parametry oraz przewidywać zachowanie materiału.

Belgijska część zespołu przeprowadzi szczegółowe badania kinetyki ładowania – badaniami pokieruje tam prof. Nianjun Yang. Sam materiał będzie natomiast wytwarzany w laboratorium na Politechnice Gdańskiej, a naukowcy z Caltechu, czyli jednego z najbardziej renomowanych instytutów na świecie, przygotują modele symulacyjne oparte na sztucznej inteligencji. Tym obszarem badawczym zajmie się grupa prof. Williama Andrew Goddarda.

Zespół z Politechniki Gdańskiej obecnie zajmuje się opracowaniem technologii masowej produkcji diafitu. Pierwsze komercyjne zastosowania mogą się pojawić za 2-3 lata. Trzeba przyznać, że to niezwykle krótki czas w porównaniu z typowym cyklem wdrażania nowych materiałów.

Globalne trendy

Warto dodać, że badacze skupieni wokół prof. Roberta Bogdanowicza są nader skuteczni. Pod koniec 2025 r. zespół otrzymał od Europejskiego Urzędu Patentowego wyłączne prawa do prowadzenia badań nad innowacyjnymi elektrodami wykorzystującymi nanodiamenty. To jeden z nielicznych tego typu patentów w Europie. Pozytywnie zaopiniowane zostało także kolejne zgłoszenie patentowe, dotyczące sond optycznych z kwantowymi centrami barwnymi. Obie technologie mogą wpłynąć na przyszłość diagnostyki medycznej.

Międzynarodowa społeczność badawcza analizuje hybrydowe struktury węgla z wielu powodów: elektrycznych, mechanicznych oraz energetycznych – tego rodzaju problematyka jest omawiana na konferencjach i w publikacjach naukowych. Pokazuje to, że badania nad diafitem wpisują się w globalne trendy naukowe. Konferencje międzynarodowe poświęcone materiałom diamentowym i węglowym, np. International Conference on Diamond and Carbon Materials, przyciągają badaczy z całego świata, którzy prezentują najnowsze prace nad grafenem, diamentem i innymi materiałami węglowymi. Naukowcy interesują się nowymi strukturami, a projekt dotyczący diafitu, realizowany w Polsce i Belgii, wpisuje się w aktywny nurt badawczy związany z innowacjami w nanomateriałach.

Wyzwaniem blackouty

W obliczu rosnących wyzwań związanych z zasilaniem, takich jak zmiany klimatyczne oraz wzrost zapotrzebowania na energię, sprawny magazyn energii staje się kluczowym elementem strategii zabezpieczenia prądu dla gospodarstw domowych, przedsiębiorstw i komunikacji. Mroźna zima, której doświadczamy, jest tu najlepszym argumentem.

Śnieg i marznący deszcz spowodowały w ostatnich tygodniach liczne wypadki i poważne utrudnienia na północy Polski. Oblodzenie sieci trakcyjnej spowodowało duże opóźnienia na kolei, a w Szczecinie wstrzymało ruch tramwajów. Jeszcze poważniejsze kłopoty mieli nasi zachodni sąsiedzi. W Berlinie zawieszono ruch tramwajowy z powodu oblodzenia linii napowietrznych i torów. W Poczdamie wstrzymano kursowanie autobusów, a w niektórych powiatach Bawarii i Dolnej Saksonii zostały zamknięte szkoły.

Coraz częstsze blackouty, mające miejsce nie tylko zimą, skłaniają do poszukiwania przełomowych technologii. Jeśli diafit spełni pokładane w nim nadzieje, może się stać fundamentem nowej generacji rozwiązań: szybszych, bardziej wydajnych i zdecydowanie bardziej przyjaznych środowisku. Taki postęp oznaczałby nie tylko sukces naukowy, lecz także realną zmianę w codziennym życiu – od smartfonów, przez samochody elektryczne, po systemy ogrzewania. Byłby to również wyraźny sygnał, że polskie ośrodki badawcze potrafią skutecznie konkurować z tymi najlepszymi na świecie.