Экологичные и бактериально-производимые графеновые материалы

Экологичные и бактериально-производимые графеновые материалы

Энн С. Мейер, доцент кафедры биологии в Университете Рочестера, и ее коллеги из Делфтского технологического университета в Нидерландах изложили свой метод получения графеновых материалов с использованием новой технологии в лаборатории, т.е. смешивания окисленный графит с бактериями.

Этот метод считается экономически эффективным, экономящим время и экологически безопасным способом производства графеновых материалов по сравнению с химически произведенными, и может привести к созданию инновационных компьютерных технологий и медицинского оборудования.

Цель – производство графена в большом масштабе.

В новом исследовании утверждается, что он преодолел серьезное препятствие в применении его для повседневных применений, которые производят графен в больших масштабах, сохраняя при этом его удивительные свойства.

« Для реальных приложений нужны большие суммы », – говорит Мейер. « Получение этих больших количеств является сложной задачей и обычно приводит к получению более плотного и менее чистого графена. Вот где появилась наша работа ».

Для производства большего количества графеновых материалов Мейер и ее коллеги начали с флакона с графитом. Они отслаивали графит, отсеивая слои материала, чтобы получить оксид графена (GO), который затем смешивали с бактериями Shewanella. Они оставляют стакан с бактериями и материалами-прекурсорами на ночь, в течение которых бактерии превращают ОГ в материал графена.

« Оксид графена легко производить, но он не очень проводящий из-за всех кислородных групп в нем», – говорит Мейер. «Бактерии удаляют большинство кислородных групп, что превращает его в проводящий материал ».

Бактериально произведенный графеновый материал в лаборатории Мейера

Хотя бактериальный материал, созданный в лаборатории Мейера, является проводящим, он также тоньше и более стабилен, чем химически полученный графен. Кроме того, его можно хранить в течение более длительных периодов времени, что делает его пригодным для различных применений, включая биодатчики полевого транзистора (FET) и проводящие чернила. Биосенсоры FET представляют собой устройства, которые обнаруживают биологические молекулы и могут использоваться, например, для мониторинга глюкозы в режиме реального времени у диабетиков.

Экологичные и бактериально-производимые графеновые материалы

«Когда биологические молекулы связываются с устройством, они изменяют проводимость поверхности, посылая сигнал, что молекула присутствует», Мейер говорит. «Чтобы создать хороший биосенсор FET, вам нужен материал, который обладает высокой проводимостью, но также может быть модифицирован для связывания с конкретными молекулами». Восстановленный оксид графена является идеальным материалом, поскольку он легкий и очень проводящий. , но обычно он содержит небольшое количество кислородных групп, которые можно использовать для связывания с интересующими молекулами.

Графен – революционный наноматериал

Графен – чешуйка углерода, тонкая, как один слой атомов, – это революционный наноматериал благодаря своей способности легко проводить электричество, а также необычайной механической прочности и гибкости.

Сегодня исследователи обращаются к наноматериалам: материалам, управляемым в масштабе атомов или молекул, которые обладают уникальными свойствами, чтобы создавать новые и более эффективные компьютеры, медицинские устройства и другие передовые технологии.

Бактериально произведенный графеновый материал также может быть основой для проводящих чернил, которые, в свою очередь, могут быть использованы для создания более быстрых и более эффективных компьютерных клавиатур, плат или небольших проводов, таких как те, которые используются для размораживания автомобильных ветровых стекол. Использование проводящих чернил – «более простой и экономичный способ производства электрических цепей по сравнению с традиционными методами», – говорит Мейер. Проводящие чернила можно также использовать для создания электрических цепей поверх нетрадиционных материалов, таких как ткань или бумага.

« Наш произведенный бактериями графеновый материал приведет к гораздо лучшей пригодности для разработки продукта », – говорит Мейер. « Нам даже удалось разработать методику« бактериальной литографии »для создания графеновых материалов, которые были бы проводящими только с одной стороны, что может привести к разработке новых, современных нанокомпозитных материалов

Источник: https://www.rochester.edu/

Source link