Автор: AZoNano

Ученые обращаются к наноматериалам для разработки новых и более эффективных медицинских устройств, компьютеров и других сложных технологий.

Наноматериалы – это материалы, которыми манипулируют в масштабе молекул или атомов, проявляющих исключительные свойства. Графен – это чешуйка углерода, имеющая толщину одного слоя атомов. Это новаторский наноматериал, поскольку он может легко проводить электричество, а также обладает замечательной гибкостью и механической прочностью.

И наоборот, трудно производить графен в больших масштабах и одновременно сохранять его экстраординарные свойства, что затрудняет использование этого наноматериала для повседневных применений.

Энн С. Мейер, адъюнкт-профессор биологии в Университете Рочестера, и ее сотрудники в Делфтском технологическом университете в Нидерландах описали метод преодоления этого недостатка. Об исследовании было сообщено в журнале ChemOpen .

Команда продемонстрировала, как инновационная технология может быть использована для производства графеновых материалов. В этом методе окисленный графит смешивается с бактериями. Новая методика обеспечивает экономию времени, более экономичный и экологичный способ создания графеновых материалов по сравнению с материалами, синтезированными с использованием химических процессов. Этот последний прорыв может помочь в создании передового медицинского оборудования и компьютерных технологий.

Графен получают из графитового материала, который можно найти простым карандашом. Несмотря на то, что графен имеет толщину в один атом, графен является самым тонким, но прочным двумерным материалом, известным ученым.

Нобелевская премия 2010 года по физике была присуждена исследователям из Университета Манчестера в Соединенном Королевстве за их прорыв в открытии графена. Тем не менее, подход исследователей, использующий клейкую ленту для получения графена, дает лишь минимальное количество материала.

Для реальных приложений вам нужны большие суммы. Производство этих больших количеств является сложной задачей и, как правило, приводит к получению более плотного и менее чистого графена. Вот где наша работа появилась в .

Энн Мейер, доцент кафедры биологии Рочестерского университета

Следовательно, чтобы создать большее количество графеновых материалов, Мейер и ее коллеги начали с флакона с графитом и в конечном итоге получили оксид графена (GO), отшелушивая графит, то есть отсеивая слои материала. Затем исследователи смешали GO с бактериями Shewanella и позволили стакану с материалами-прекурсорами и бактериями сидеть в течение ночи. За это время бактерии превратили GO в графеновый материал.

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

В дополнение к проводимости, полученный из бактерий материал графена, синтезированный в лаборатории Мейера, также более тонкий и более стабильный по сравнению с графеном, созданным химическими методами. Кроме того, он также может храниться в течение более длительного периода времени, что делает его идеальным для многих различных применений, включая проведение биосенсоров с чернилами и полевых транзисторов (FET).

Биосенсоры FET на самом деле представляют собой устройства, которые способны обнаруживать биологические молекулы и могут использоваться, например, для мониторинга глюкозы в реальном времени для диабетиков.

« Когда биологические молекулы связываются с устройством, они изменяют проводимость поверхности, посылая сигнал о наличии молекулы », – заявил Мейер . « Чтобы сделать хороший биосенсор FET, вам нужен материал, который обладает высокой проводимостью, но также может быть модифицирован для связывания с определенными молекулами .»

GO, который был уменьшен бактериями, можно назвать идеальным материалом, поскольку он обладает высокой электропроводностью и легким весом, и в то же время он типично сохраняет минимальное количество кислородных групп, которые можно использовать для связывания с молекулами-мишенями. .

Графеновый материал, полученный с помощью бактерий, может также служить основой для проводящих чернил, которые, в свою очередь, могут быть использованы для изготовления более быстрых и более эффективных печатных плат, компьютерных клавиатур или крошечных проводов, подобных тем, которые используются для размораживания ветровых стекол автомобилей. .

Проводящие чернила обеспечивают « более простой и экономичный способ производства электрических цепей по сравнению с традиционными методами », добавил Мейер. Проводящие чернила могут даже использоваться для создания электрических цепей поверх нетрадиционных материалов, таких как бумага или ткань.

Наш бактериально произведенный графеновый материал приведет к гораздо лучшей пригодности для разработки продукта . Мы даже смогли 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 .

Энн Мейер, доцент кафедры биологии Рочестерского университета

Источник: https://www.rochester.edu/