Οι συνεχώς αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες του πλανήτη, έχουν καταστήσει επιτακτική ανάγκη την εισαγωγή νέων και χαμηλού κόστους εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την καύση υδρογονανθράκων (λιγνίτη, πετρελαίου, κ.α.), εκτός του ότι είναι μη φιλική προς το περιβάλλον, γίνεται ολοένα και πιο ακριβή, ενώ αποτελεί και αιτία τοπικών πολεμικών αναμετρήσεων. Τα τελευταία 20 χρόνια έχουν γίνει σημαντικά βήματα προόδου στη χρήση νέων εναλλακτικών πηγών ενέργειας, οι οποίες κάνουν χρήση της αιολικής και της γεωθερμικής ενέργειας, ενώ παρατηρείται τελευταία συνεχώς αυξανόμενη δραστηριότητα στην ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογιών για την εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, πέρα από τους ηλιακούς θερμοσυσσωρεύτες (ηλιακούς συλλέκτες, πάνελ, φωτοβολταϊκά πάρκα).
Η χρήση της ηλιακής ενέργειας βρίσκει εφαρμογή σε μεγάλο αριθμό συσκευών και αξεσουάρ, όπως τα κινητά τηλέφωνα - tablets, τα ρούχα και οι τσάντες, ενώ εφαρμόζεται σε πιλοτικό στάδιο, με ιδιαίτερη επιτυχία, στην κατασκευή ηλιακών αυτοκινήτων. Τα καινοτόμα αυτά προϊόντα στηρίζονται σε μεγάλο βαθμό στην ανάπτυξη των οργανικών (πλαστικών) φωτοβολταϊκών και στην κατασκευή λεπτών υμενίων (φιλμς), εύκαμπτων και μη, έχοντας κεντρίσει το παγκόσμιο επιστημονικό και βιομηχανικό ενδιαφέρον.
Η ελληνική παρουσία στην ανάπτυξη της τεχνολογίας των οργανικών φωτοβολταϊκών είναι πολύ ισχυρή και ουσιαστική. Η εξειδικευμένη ερευνητική ομάδα, Οργανικών Ηλεκτρονικών του Κέντρου Τεχνολογίας Υλικών & Φωτονικής του ΤΕΙ Κρήτης, με τη χρήση της νανοτεχνολογίας, έχει κατασκευάσει οργανικές ηλεκτρονικές διατάξεις υψηλής απόδοσης, με βασικό υλικό το γραφένιο (http://nano.teicrete.gr). Επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας είναι ο Αν. Καθηγητής του Τμ. Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Καθ. Κυμάκη Εμμανουήλ (PhD, Cambridge), και αποτελείται από τον Επ. Καθ. Πετρίδη Κώστα του Τμ. Ηλεκτρονικών Μηχανικών, 3 μεταδιδακτορικούς ερευνητές, και 6 μεταπτυχιακούς φοιτητές.
Όπως χαρακτηριστικά μας ανέφερε ο κ. Κυμάκης: Πολλές φορές οι θησαυροί κρύβονται σε μικρά και απλά πράγματα. Στο ταπεινό μολύβι που χρησιμοποιούμε απο τα μαθητικά μας χρόνια, που αποτελείται απο γραφίτη, βρίσκεται ένα πολλά υποσχόμενο υλικό, το γραφένιο. Οι φυσικές, μηχανικές και χημικές ιδιότητες του γραφενίου είναι εκπληκτικές και το κάνουν το πιο ξεχωριστό ανάμεσα στα καινούργια υλικά που καλούνται να αντικαταστήσουν σε κάποιες εφαρμογές και σε κάποιες κλίμακες το πυρίτιο, το βασιλιά των υλικών τα τελευταία 60 χρόνια. Η εμπορική αξιοποίηση του γραφενίου αναμένεται να φέρει επανάσταση σε μεγάλο αριθμό δραστηριοτήτων που σχετίζονται με την παγκόσμια οικονομία, το εμπόριο και την ανθρώπινη εξέλιξη όπως είναι οι κλάδοι των επικοινωνίων, ο κλαδος της ενέργειας και οι κλάδοι των επιστημών. Το γραφένιο είναι η πιο λεπτή μεμβράνη που υπάρχει στην Φύση και αποτελείται από άτομα άνθρακα τοποθετημένα σε μια διάταξη που μοιάζει με κυψέλη. Έχει πάχος ίσο με ένα άτομο άνθρακα (10000 φορές πιο λεπτό απο το μέσο πάχος της ανθρώπινης τρίχας) και επιδεικνύει μεταξύ άλλων ιδιότητες όπως τη μεγαλύτερη ευκαμψία και αντοχή από όλα τα γνωστά υλικά, υψηλή οπτική διαφάνεια, μικρό βάρος, καθώς και πολύ καλύτερη θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα απο όλα τα υλικά που χρησιμοποιούνται σήμερα. Το γραφένιο θα μπορούσε να αντικαταστήσει το πυρίτιο στην ηλεκτρονική και να αποτελέσει την βάση γρήγορων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Μακροπρόθεσμα, το γραφένιο αναμένεται να ανοίξει νέους ορίζοντες σε διάφορες ιατρικές εφαρμογές, όπως στους τεχνητούς αμφιβληστροειδείς και την καταπολέμηση του καρκίνου, και να συνεισφέρει σε νέα υπολογιστικά πρότυπα. Η παρασκευή - αναγνώριση του υλικού αυτού οδήγησε στην απονομή στους Andre Geim και Konstantin Novoselov του βραβείου Νόμπελ Φυσικής το 2010.
Το γραφένιο και παράγωγά του μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές όπως οθόνες, οργανικά φωτοβολταϊκά συστήματα, υφάσματα με ενσωματωμένες οργανικές ηλεκτρονικές διατάξεις, μπαταρίες και τρανζίστορς, συνδυάζοντας υψηλή αντοχή, ευκαμψία, μεγάλη αγωγιμότητα, μικρό βάρος και σημαντικά χαμηλό κόστος. Επίσης, η παρασκευή μελανιών από γραφένιο και παράγωγά του, παρέχει τη δυνατότητα εκτύπωσης ηλεκτρονικών κυκλωμάτων και οπτοηλεκτρονικών διατάξεων με απλούς εκτυπωτές, διευρύνοντας ακόμη περισσότερο τις εφαρμογές των “έξυπνων” αυτών υλικών.
Η ομάδα Οργανικών Ηλεκτρονικών κατατάσσεται ανάμεσα στις ερευνητικές ομάδες που διεξάγουν πρωτοποριακή έρευνα σε Ευρωπαικό και Παγκόσμιο επίπεδο και αυτό αποδεικνύεται με τον καλύτερο τρόπο απο τον όγκο και την ποιότητα των επιστημονικών δημοσιεύσεων σε διεθνή περιοδικά με μεγάλο δείκτη απήχησης και των προσκλήσεων στα πιο προβεβλημένα διεθνή συνέδρια στην περιοχή των καινοτόμων υλικών & διατάξεων. Διαθέτει μέλη με υψηλή επιστημονική κατάρτιση και τελευταίας τεχνολογίας επιστημονικό εξοπλισμό. Επιστέγασμα αυτών των προσπαθειών ήταν η επιλογή του ΤΕΙ Κρήτης για χρηματοδότηση, ανάμεσα σε κορυφαίες ευρωπαϊκές ερευνητικές ομάδες, από το μεγαλύτερο ερευνητικό πρόγραμμα στα χρονικά της Ε.Ε. το Graphene Flagship (http://graphene-flagship.eu/).
Η ερευνητική ομάδα του κ. Κυμάκη έχει συνεισφέρει αποφασιστικά στην Ευρωπαική αυτή προσπάθεια μέσω του ερευνητικού έργου που διεξάγει αναφορικά με την αξιοποίηση των μοναδικών ιδιοτήτων του γραφενίου, για την κατασκευή διάφανων ηλεκτροδίων, οπτοεηλεκτρονικών διατάξεων αλλά και τη σύνθεση νέων ημιαγωγικών υλικών με βάση το γραφένιο. Με την ενσωμάτωση της τεχνολογίας του γραφενίου σε οργανικές ηλεκτρονικές διατάξεις επιτεύχθηκε η υψηλότερη απόδοση τους, ενώ το κόστος τους ήταν χαμηλότερο, σε σχέση με αυτές που κατασκευάζονται με τη χρήση άλλων συμβατικών υλικών. Απώτερος στόχος της ομάδας Οργανικών Ηλεκτρονικών είναι η κατασκευή οργανικών ηλεκτρονικών διατάξεων, εύκαμπτων και μη, εξ ολοκλήρου με τη χρήση γραφενίου και παραγώγων του. Το καινοτόμο αυτό εγχείρημα οδήγησε στη συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου Μίκρο-Νάνο δόμησης με Υπερβραχείς Παλμούς Λέιζερ του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ, με επικεφαλής τον Δρα Στρατάκη Εμμανουήλ. Η επιτυχία της κοινής προσπάθειας βασίζεται στο συνδυασμό των αλληλένδετων και συμπληρωματικών τεχνογνωσιών των δυο ερευνητικών ομάδων, και πιο συγκεκριμένα, η ομάδα του ΙΤΕ είναι διεθνώς αναγνωρισμένη σε θέματα αλληλεπίδρασης δέσμης λέιζερ με ύλη, ενώ η ομάδα του ΤΕΙ στη περιοχή των φωτοβολταϊκών 3ης γενιάς.
