Wissenschaftler bei US Rice University haben gezeigt, dass laserinduziertes Graphen auf eine Reihe von Substanzen in der Luft aufgebracht werden kann. Dies ist eine Entwicklung mit Anwendungen für Themen wie Ernährungssicherheit.
Ein Labor der Rice University verwendet einen Laser, um Graphen in Form einer Reiseule in ein mit Feuerhemmer vorbehandeltes Stück Stoff zu verbrennen, das die Oberfläche in amorphen Kohlenstoff verwandelt.
Die bei Rice entwickelte Technik ermöglicht die Erzeugung von leitfähigem laserinduziertem Graphen auf vielen Oberflächen. Die Wissenschaftler, die laserinduziertes Graphen LIG eingeführt haben, haben ihre Technik zur Herstellung entwickelt. "Dies ist keine Tinte", sagte der Chemiker James Tour ofRice University sagte . "Dies nimmt das Material selbst und wandelt es in Graphen um."
Dieses Verfahren ist eine Erweiterung des Arguments des Tour-Labors, dass alles mit dem richtigen Kohlenstoffgehalt in Graphen umgewandelt werden kann. Das Labor hat seine Methode zur Herstellung von Graphenschaum mithilfe eines kommerziellen Lasers entwickelt und erweitert, um die oberste Schicht von a zu verändernnicht kostspieliger Polymerfilm in den letzten Jahren
Der Schaum besteht aus mikroskopisch kleinen, vernetzten Graphenflocken, der zweidimensionalen Form von Kohlenstoff. LIG kann in Mustern in Zielmaterialien geschrieben werden.
Potenzial für biologische Sensoren
Zu seinen möglichen Anwendungen gehört die Verwendung als Superkondensator, Elektrokatalysator für Brennstoffzellen, RFID-Antennen Radio Frequency Identification und biologische Sensoren. Die neue Arbeit wurde im Journal der American Chemical Society veröffentlicht. ACS Nano . Es zeigte sich, dass laserinduziertes Graphen in Papier, Pappe, Stoff, Kohle und bestimmte Lebensmittel, sogar Toast, verbrannt werden kann.
"Sehr oft sehen wir den Vorteil von etwas erst, wenn wir es verfügbar machen", Tour sagte. "Vielleicht haben alle Lebensmittel ein winziges RFID-Etikett, das Ihnen Informationen darüber gibt, wo es war, wie lange es gelagert wurde, in welchem Herkunftsland und in welcher Herkunftsstadt und auf welchem Weg Sie zu Ihrem Tisch gekommen sind."
Er sagte, LIG-Tags könnten auch Sensoren sein, die E. coli oder andere Mikroorganismen auf Lebensmitteln erkennen.
"Sie könnten aufleuchten und Ihnen ein Signal geben, dass Sie dies nicht essen möchten. All dies könnte nicht auf einem separaten Etikett auf dem Essen, sondern auf dem Essen selbst platziert werden." Tour sagte . Die Forscher konnten LIG-Muster in Stoff, Papier, Kartoffeln, Kokosnussschalen und Kork sowie in Toast schreiben. Das Brot muss zuerst geröstet werden, um die Oberfläche zu karbonisieren. Mit mehreren Laserdurchgängen mit einem defokussierten Strahl.
Defokussierung des Lasers erforderlich
"In einigen Fällen führt das mehrfache Lasern zu einer zweistufigen Reaktion", Tour sagte . "Zuerst wandelt der Laser die Zieloberfläche photothermisch in amorphen Kohlenstoff um. Bei nachfolgenden Durchgängen des Lasers verwandelt die selektive Absorption von Infrarotlicht den amorphen Kohlenstoff in LIG. Wir haben festgestellt, dass die Wellenlänge eindeutig von Bedeutung ist."
Die Forscher mussten mehrfach lasern und defokussieren, als sie entdeckten, dass eine Erhöhung der Laserleistung kein besseres Graphen auf einer Kokosnuss oder anderen organischen Materialien ergab. Die Defokussierung des Lasers beschleunigte den Prozess für viele Materialien, da der breitere Strahl jeden Punkt zuließein Ziel, das in einem einzigen Scan mehrmals gelasert werden soll.
Dies ermöglichte auch eine Feinsteuerung des Produkts, sagte Tour. Durch die Defokussierung konnten sie zuvor ungeeignetes Polyetherimid in LIG verwandeln. Flexible, tragbare Elektronik kann ein früher Markt für diese Technik sein. "Dies hat Anwendungen, um leitfähige Spuren auf Kleidung zu setzen.ob Sie die Kleidung erwärmen oder einen Sensor oder ein leitfähiges Muster hinzufügen möchten ", sagte er.
Via : ACS Nano , Rice University