Съедобная электроника выглядит достижимой благодаря инновационной лазерной технологии Графена

Новая лазерная техника, которая «пишет» графен на поджаренный хлеб, картофель и другие продукты питания, может привести к развитию съедобной электроники. CREDIT: Jeff Fitlow / Rice University.

Очень скоро электроника – движущая сила современного мира – может быть частью повседневной диеты. В исследовании, опубликованном в ACS Nano исследователи описали метод написания графеновых узоров практически на любой поверхности, такой как даже пища.

Согласно исследователям, новый метод может стать основой для съедобной электроники, способной отслеживать развитие продуктов питания с фермы до обеденного стола, а также обнаруживать опасные организмы, которые могут привести к желудочному расстройству.

В графене один слой атомов углерода расположен в сотовой форме. Он имеет толщину меньше, чем у человеческого волоса, прочность больше, чем у стали, а электропроводность больше, чем у меди, что делает его самым подходящим элементарным блоком для смарт-компактной электроники следующего поколения. Много лет назад Джеймс М. Тур и его команда нагревали поверхность недорогого пластика, используя лазер в воздухе для синтеза вещества, называемого лазерным графеном, или LIG, который представляет собой пенопласт, образованный из крошечных сшитых графеновых хлопьев. Этот метод можно использовать для имплантации или записи образцов, которые могут использоваться как антенны радиочастотной идентификации (RFID), суперконденсаторы или биологические датчики. В зависимости от этих результатов ученые постулировали, что любое вещество с приемлемым количеством углерода может быть преобразовано в графен. Чтобы исследовать этот постулат, Тур и его коллеги решили сжечь LIG на картоне, еде и различных других изотермических материалах на основе углерода.

Один лазерный импульс был использован учеными для преобразования поверхностного слоя целевого вещества в неупорядоченный набор атомов, известный как аморфный углерод, который обычно называют черной сажей. Впоследствии они выполнили несколько лазерных проходов, используя расфокусированный луч, чтобы превратить сажу в графен. После дефокусировки лазерного луча команда смогла ускорить процесс трансформации. В отличие от процессов ЛИГ, последовавших ранее, трансформации графена, выполненные в этих экспериментах, проводились при комнатной температуре и не обладали рамкой с контролируемой атмосферой. В целом, процесс показал, что можно сжечь LIG на ткани, бумаге, картофеле, картоне, поджаренном хлебе, угле, кокосах и других продуктах. По мнению ученых, эти результаты указывают на то, что пищевые продукты в свое время могут быть помечены RFID-антеннами из LIG, которые помогут отслеживать происхождение пищи, время хранения пищи и способ ее достижения стол. Кроме того, они предлагают, чтобы датчики LIG могли использоваться для обнаружения Escherichia coli и других вредных организмов, сгущающихся в мясе, салатах и ​​других пищевых материалах.

Финансирование со стороны Управления научных исследований ВВС США и Бинационального научного фонда Соединенных Штатов-Израиля признано авторами.

Source link