A mértékegységek nemzetközi rendszere, az SI jelenlegi formájában 1960 óta létezik, és azóta próbálják a tudósok továbbfejleszteni. Mit lehet egy mértékegység-rendszeren továbbfejleszteni? Természetesen az alapegységek definícióit. Mióta a metrikus rendszert 1799-ben Franciaországban bevezették, a definíciók elég sokat változtak, hogy minél pontosabbak, és környezeti változóktól függetlenek legyenek. Két mértékegység, a kilogramm és a méter esetében évszázadokig egy-egy fizikailag létező tárgy volt az etalon. A méterrudat 1960-ban váltották le, és kötötték univerzális fizikai állandókhoz a méter definícióját (az a távolság, amit a fény vákuumban a másodperc 1 / 299 792 458 része alatt megtesz). A kilogramm azonban máig egy franciaországi széfben őrzött platina-iridium ötvözetből készült henger, a Le Grand Kilo tömegeként van definiálva.
Ez fog megváltozni 2019-től, már ha a jövő novemberi General Conference on Weights and Measures konferencián a nemzetközi tudóstársadalom megszavazza. De hogyan lehet minden körülmény között tökéletesen azonos, és jól mérhető atomi jellemzőkhöz kötni a kilogrammot? Itt jön képbe a grafén.
A grafént kétdimenziós anyagnak is szokták nevezni, ami persze nem tudományosan pontos megfogalmazás, de közel jár az igazsághoz: egy, vagy legfeljebb néhány atom vastagságú szénrétegről, vagyis egy extrém vékony grafitlemezről van szó. A grafén felfedezéséért két orosz kutató André Geim és Konsztantyin Novoszelov 2010-ben Nobel-díjat kapott, és Novoszelov most egy brüsszeli konferencián beszélt arról, hogyan újítja meg az anyag az SI-mértékegységrendszert.
A grafén különleges tulajdonsága, hogy az elektronok csak két dimenzióban mozognak benne szabadon, ebből következik az úgynevezett kvantumos Hall-effektus, ami egy bonyolult fizikai jelenség (a kutatása szintén Nobelt ért), és számunkra most az a fontos belőle, hogy lehetővé teszi az atomi tulajdonságok nagyon pontos mérését. És ezen a ponton van magyar érintettsége is az egész kilogrammreformnak, a grafénlemezből nanoméretű alakzatok kivágása ugyanis egy elég komoly gyakorlati probléma, és ennek megoldásában az MTA EK MFA Nanoszerkezetek Osztályának kutatócsoportja ért el komoly áttörést.
Az EU egymilliárd eurós kutatási óriásprogramja, a Graphene Flagship magyar résztvevőinek eredményei emellett egy új, ígéretes iparág, a spintronika területén is fontosak lehetnek. Ez az elektronikai eszközök új generációját hozhatja el, ahol a hagyományos, áramon és feszültségen alapuló működést kiegészíti az elektronok mágneses momentuma is. Ha az elektron mágneses momentuma hordozza az információt, nem a töltése, az sokkal kisebb energiafelhasználással és melegedéssel is jár, ez pedig óriási távlatokat nyithat a digitális technikában.