Бактерии помогают получить наноматериал для будущих компьютеров

Ученые из Великобритании и Нидерландов придумали новый способ получить наноматериалы из графена: смешивать окисленный графен и бактерии. Их метод экономичен, требует меньше времени, а также не наносит вред окружающей среде, по сравнению с химическим производством материала. Способ может привести к созданию инновационных компьютерных технологий и медицинского оборудования, сообщается на сайте Рочестерского университета. Статья с результатами исследования опубликована в журнале ChemOpen.

Чтобы создать новые и более эффективные компьютеры, медицинские устройства и другие передовые технологии, исследователи обращаются к наноматериалам – материалам, управляемым в масштабе атомов или молекул, которые обладают уникальными свойствами. Одно из таких революционных соединений – графен, двумерная форма углерода. Эта тонкая углеродная чешуйка обладает необычайной механической прочностью и гибкостью и способна легко проводить электричество. Тем не менее, мы пока не можем активно перемять графен в повседневной жизни: производить его в больших масштабах очень сложно. И не только с экономической точки зрения: графен, полученный в больших количествах, плотнее и теряет свои уникальные свойства.

Графен добывается из графита, материала, который используют в обычном карандаше. При толщине ровно в один атом графен является самым тонким и при этом самым прочным двумерным материалом, известным науке. В 2010 году ученые из Манчестерского университета получили Нобелевскую премию по физике за новаторские эксперименты с графеном: они смогли получить графен, расслаивая графит с помощью простой клейкой ленты. Однако их метод давал небольшое количество материала.

Для производства большего количества графеновых материалов группа исследователей под руководством Анны Мейер (Anne Meyer), доцента кафедры биологии в Рочестерском университете, начали с флакона с графитом. Они постепенно отслаивали графит до оксида графена, который затем смешивали с бактериями Shewanella. Они оставили флакон с бактериями и оксидом графена на ночь, за которую бактерии превратили материал в графен, удалив кислородные группы.

Оксид графена сам по себе плохо проводит электричество, но зато его легко производить. А графен, полученный с помощью бактерий не только хороший проводник, он еще и намного тоньше и стабельнее, чем химически полученный графен. Кроме того, его можно хранить намного дольше.

У графенового наноматериала множество применений. Его можно использовать для производства биодатчиков полевого транзистора (FET). Биосенсоры FET представляют собой устройства, которые обнаруживают биологические молекулы и могут использоваться, например, для мониторинга глюкозы в реальном времени у пациентов, больных диабетом.

Полученный бактериями графеновый материал также может быть основой для проводящих чернил, которые, в свою очередь, могут быть использованы для создания более быстрых и эффективных компьютерных клавиатур, плат или небольших проводов. По словам Мейер, использование проводящих чернил является «более простым и экономичным способом производства электрических цепей по сравнению с традиционными методами». Проводящие чернила также могут быть использованы для создания электрических цепей поверх нетрадиционных материалов, таких как ткань или бумага.

На фото слева направо: флакон с графитом (Gr), как в обычном карандаше; флакон с оксидом графена (GO), полученный путем отшелушивания графена и смешивания его с бактериями Shewanella; флакон с полученным продуктом – графеновым материалом (mrGO); и флакон с графеновым материалом, который был получен химическим путем (crGO).

Источник: rochester.edu