炭素原子が六角形格子に配列した二次元材料であるグラフェンは、その高い導電性、柔軟性、強度、熱伝導性などのユニークな特性により、幅広い応用が期待されている。これらの用途は、エレクトロニクス、エネルギー貯蔵、複合材料、バイオセンシング／ヘルスケアに大別できる。
エレクトロニクス： グラフェンの高い電子移動度と導電性は、エレクトロニクス用途に理想的な材料である。CVD成長グラフェンは特にこうした用途に適しており、導電性インクやフォトニックFPGAのような高度なコンピューティング・ソリューションでの役割が期待されている。グラフェンベースの光変調器は、将来の6Gプロトコルにおいても重要な役割を果たす可能性がある。
エネルギー貯蔵： グラフェンの高い表面積／体積比と優れた導電性は、バッテリーやスーパーキャパシターの材料として有望である。グラフェンは他の材料よりも多くのエネルギーを貯蔵でき、充電速度も速いため、燃料電池技術に革命をもたらす可能性がある。グラフェンは、CVDプロセスを用いてさまざまな材料に蒸着させることができ、エネルギー貯蔵能力を高めることができる。また、六方晶窒化ホウ素（hBN）や遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDCs）と統合され、ナノエレクトロニクスやオプトエレクトロニクス産業で使用されている。
複合材料： 主に「トップダウン」法によって製造されるグラフェン粉末とナノ粒子は、ポリマー複合材料、コーティング、熱管理システムの添加剤として使用される。これらの添加剤は、カーボンブラックのような従来の材料を置き換えたり、新たな機能性を可能にしたりして、複合材料の特性を大幅に向上させることができる。
バイオセンシング／ヘルスケア： グラフェン・バイオセンサーは、診断のデジタル化、特にポイントオブケア（PoC）アプリケーション向けに開発されている。これらのセンサーは、グラフェンの導電性と感度を利用して生物学的マーカーを検出するもので、ヘルスケア診断に変革をもたらす可能性がある。
要約すると、グラフェンの優れた特性は、インパクトの大きい複数の分野に応用可能な万能材料として位置づけられている。しかし、高品質なグラフェンを適正なコストで大量生産することは、グラフェンの普及に不可欠な課題である。
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