Polacy współautorami taniej metody wytwarzania pokryć z grafenu

Tanią metodę chemicznego wytwarzania warstw grafenowych opracowały w ramach wspólnego projektu zespoły z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie i Institut de Recherche Interdisciplinaire w Lille. -Metoda jest tak prosta w realizacji, że może być przeprowadzona w niemal każdym laboratorium - informuje IChF PAN w przesłanym PAP komunikacie. Grafen odkryli w 2004 roku Andre Geim i Konstantin Novoselov, zdzierając warstwy węgla z grafitu za pomocą zwykłej taśmy klejącej. -Jeśli chcemy myśleć o przemysłowych zastosowaniach grafenu, musimy znaleźć lepiej kontrolowane sposoby wytwarzania go w dużych ilościach - i to bez konieczności używania drogiej, specjalistycznej aparatury - mówi doktorantka Izabela Kamińska z IChF PAN. Swoje doświadczenia przeprowadziła ona w Institut de Recherche Interdisciplinaire (IRI) w Lille. Dotychczasowe metody wytwarzania grafenu wymagają drogiego, specjalistycznego sprzętu i złożonych procedur produkcji. -Tymczasem jedyną nieco bardziej złożoną aparaturą, używaną w metodzie wytwarzania pokryć grafenowych z IChF PAN i IRI, jest płuczka ultradźwiękowa, sprzęt dość powszechny w laboratoriach - czytamy w komunikacie IChF PAN. Z unikatową strukturą grafenu wiążą się jego niezwykłe właściwości. Jest niemal całkowicie przezroczysty, ponad stukrotnie wytrzymalszy od stali i bardzo elastyczny. Wykazuje świetne przewodnictwo cieplne i elektryczne, jest więc dobrym materiałem do zastosowań w elektronice, np. do wytwarzania cienkich, elastycznych i wytrzymałych wyświetlaczy lub szybkich układów przetwarzających. Nadaje się też jako materiał do różnego typu biosensorów. Nowy proces wytwarzania warstw grafenowych zaczyna się od grafitu - czyli odmiany węgla - która swą budową przypomina ,,kanapkę" z wielu płaszczyzn grafenowych. Płachty te są trudne do oddzielenia. Osłabienie oddziaływania między nimi, jest możliwe poprzez utlenienie grafitu. Otrzymany po utlenieniu proszek - tlenek grafitu - jest następnie wsypywany do wody i umieszczany w płuczce ultradźwiękowej. Dzięki ultradźwiękom poszczególne, utlenione płaszczyzny grafenowe się rozdzielają. Efektem jest koloid, czyli mieszanina zawierająca pojedyncze płatki tlenku grafenu. -Jednoatomowej grubości płatki tlenku grafenu to dobry punkt startowy, ale problemem są liczne grupy funkcyjne zawierające tlen. Rzecz w tym, że dramatycznie zmieniają one własności fizyko-chemiczne materiału. Zamiast doskonałego przewodnika mamy izolator - wyjaśnia Kamińska. Badacze - aby usunąć tlen z płatków tlenku grafenu - wykorzystali specyficzne oddziaływania pojawiające się między pierścieniami węglowymi w tlenku grafenu, a pierścieniami związku nazywanego ,,tetratiafulwalenem" (TTF). -W praktyce wystarczyło wymieszać tlenek grafenu i tetratiafulwalen, a następnie włożyć całość do płuczki ultradźwiękowej. Dzięki oddziaływaniom między pierścieniami TTF i pierścieniami tlenku grafenu następuje redukcja tlenku grafenu do grafenu przy jednoczesnym utlenieniu cząsteczek TTF - opisuje Kamińska. W efekcie płatki grafenowe osadzają się na elektrodzie i formują na niej gładką powłokę o grubości od 100 do 500 nanometrów, złożoną z kilkudziesięciu do kilkuset naprzemiennych warstw grafenu i cząsteczek TTF. Źródło: PAP