Γραφένιο τώρα και με βιολογική μέθοδο
 |
| Πρόκειται για μια σχετικά νέα μορφή του άνθρακα, πιο σκληρή από το ατσάλι και πιο αγώγιμη από το χαλκό |
Ερευνητές σε όλο τον κόσμο πασχίζουν
να βρουν τρόπο να παράγουν μαζικά το γραφένιο, μια σχετικά νέα μορφή
του άνθρακα, πιο σκληρή από το ατσάλι και πιο αγώγιμη από το χαλκό. Τώρα
ερευνητές στην Ιαπωνία αναφέρουν ότι ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για την
παραγωγή γραφενίου υψηλής ποιότητας, βασισμένη σε βακτήρια που βρήκαν
στο γειτονικό ποτάμι.
Το γραφένιο αποτελείται από άτομα άνθρακα που διατάσσονται όλα στο ίδιο επίπεδο και σχηματίζουν έτσι ένα φύλλο με πάχος ενός μόλις ατόμου. Τα φύλλα αυτά θα μπορούσαν μια μέρα να αντικαταστήσουν το πυρίτιο στην παραγωγή κυκλωμάτων, να αξιοποιηθούν σε ηλιακούς συλλέκτες υψηλής απόδοσης και να αποτελέσουν την πρώτη ύλη για υπερανθεκτικά νήματα και επιφάνειες.
Το σελοτέιπ δεν αρκεί
Οι πρώτοι που απομόνωσαν το εξωτικό υλικό ήταν οι φυσικοί Αντρέ Γκέιμ και Κονσταντίν Νοβολέσοφ στη Βρετανία, οι οποίοι χρησιμοποίησαν μια απλή κολλητική ταινία για να αποσπάσουν φύλλα γραφένιου από κρυστάλλους γραφίτη. Η ανακάλυψη τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής του 2010, ωστόσο η μέθοδος της κολλητικής ταινίας δεν είναι δυνατό να εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα.
Όπως εξηγεί το περιοδικό New Scientist, η επικρατέστερη από τις τεχνικές που έχουν προταθεί για μαζική παραγωγή αφορά την παραγωγή φύλλων οξειδίου του γραφενίου, το οποίο στη συνέχεια ανάγεται με χημικές μεθόδους ώστε να απομακρυνθεί το οξυγόνο και να μείνει καθαρό γραφένιο. Το πρόβλημα όμως είναι ότι οι αντιδράσεις αναγωγής απαιτούν δραστικά χημικά ή θέρμανση και μειώνουν την ποιότητα του παραγόμενο γραφένιου.
Λύση στη λάσπη
Εκτός αν χρησιμοποιήσει κανείς βιολογικά μέσα αναγωγής, όπως οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τογιοχάσι στην Ιαπωνία. Αυτό που δοκίμασαν ήταν να συλλέξουν δείγματα ιζημάτων από ένα γειτονικό ποτάμι στην περιοχή του Αΐτσι και να καλλιεργήσουν στο εργαστήριο τα αναερόβια βακτήρια της λάσπης.
Οι βακτηριακές καλλιέργειες αφέθηκαν στη συνέχεια να δράσουν πάνω σε φύλλα οξείδιου του γραφενίου τοποθετημένα σε πλάκες πυριτίου. Τρεις ημέρες αργότερα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια είχαν απομακρύνει τα άτομα οξυγόνου αφήνοντας καθαρό γραφένιο καλής ποιότητας.
Αν η μέθοδος αποδειχθεί αποτελεσματική και σε μεγάλη κλίμακα, το γραφένιο θα μπορούσε να παράγεται στο μέλλον με τη βοήθεια αυτών των ταπεινών μικροβίων της λάσπης.
Η έρευνα δημοσιεύεται στο Journal of Physics: Conference Series.
Το γραφένιο αποτελείται από άτομα άνθρακα που διατάσσονται όλα στο ίδιο επίπεδο και σχηματίζουν έτσι ένα φύλλο με πάχος ενός μόλις ατόμου. Τα φύλλα αυτά θα μπορούσαν μια μέρα να αντικαταστήσουν το πυρίτιο στην παραγωγή κυκλωμάτων, να αξιοποιηθούν σε ηλιακούς συλλέκτες υψηλής απόδοσης και να αποτελέσουν την πρώτη ύλη για υπερανθεκτικά νήματα και επιφάνειες.
Το σελοτέιπ δεν αρκεί
Οι πρώτοι που απομόνωσαν το εξωτικό υλικό ήταν οι φυσικοί Αντρέ Γκέιμ και Κονσταντίν Νοβολέσοφ στη Βρετανία, οι οποίοι χρησιμοποίησαν μια απλή κολλητική ταινία για να αποσπάσουν φύλλα γραφένιου από κρυστάλλους γραφίτη. Η ανακάλυψη τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής του 2010, ωστόσο η μέθοδος της κολλητικής ταινίας δεν είναι δυνατό να εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα.
Όπως εξηγεί το περιοδικό New Scientist, η επικρατέστερη από τις τεχνικές που έχουν προταθεί για μαζική παραγωγή αφορά την παραγωγή φύλλων οξειδίου του γραφενίου, το οποίο στη συνέχεια ανάγεται με χημικές μεθόδους ώστε να απομακρυνθεί το οξυγόνο και να μείνει καθαρό γραφένιο. Το πρόβλημα όμως είναι ότι οι αντιδράσεις αναγωγής απαιτούν δραστικά χημικά ή θέρμανση και μειώνουν την ποιότητα του παραγόμενο γραφένιου.
 |
| To γραφένιο αποτελείται από δυσδιάστατα φύλλα άνθρακα |
Λύση στη λάσπη
Εκτός αν χρησιμοποιήσει κανείς βιολογικά μέσα αναγωγής, όπως οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τογιοχάσι στην Ιαπωνία. Αυτό που δοκίμασαν ήταν να συλλέξουν δείγματα ιζημάτων από ένα γειτονικό ποτάμι στην περιοχή του Αΐτσι και να καλλιεργήσουν στο εργαστήριο τα αναερόβια βακτήρια της λάσπης.
Οι βακτηριακές καλλιέργειες αφέθηκαν στη συνέχεια να δράσουν πάνω σε φύλλα οξείδιου του γραφενίου τοποθετημένα σε πλάκες πυριτίου. Τρεις ημέρες αργότερα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια είχαν απομακρύνει τα άτομα οξυγόνου αφήνοντας καθαρό γραφένιο καλής ποιότητας.
Αν η μέθοδος αποδειχθεί αποτελεσματική και σε μεγάλη κλίμακα, το γραφένιο θα μπορούσε να παράγεται στο μέλλον με τη βοήθεια αυτών των ταπεινών μικροβίων της λάσπης.
Η έρευνα δημοσιεύεται στο Journal of Physics: Conference Series.
Πηγή: ΔΟΛ
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου