Odkryty w 2004 roku grafen wciąż pozostaje substancją drogą i trudną do wyprodukowania. Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN oraz Institut de Recherche Interdisciplinaire w Li
lle opracowali tanią metodę wytwarzania wielowarstwowych pokryć grafenowych. Nowy s
posób nie wymaga użycia specjalistycznej aparatury i może zostać zrealizowany w praktycznie każdym laboratorium.
Skąd taki szum wokół grafenu? Grafen jest niemal całkowicie przezroczysty, ponad stukrotnie wytrzymalszy od stali i bardzo elastyczny. Jednocześnie 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 do różnego typu biosensorów.
To niezwykłe tworzywo o wciąż rosnącej gamie zastosowań uzyskano po raz pierwszy, zdzierając warstwy węgla z grafitu za pomocą zwykłej taśmy klejącej . Ale to nie jest idealna metoda produkcji, choć brytyjskim badaczom przyniosła po kilku latach Nagrodę Nobla.
- 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 Instytutu Chemii Fizycznej PAN, stypendystka Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w ramach programu Międzynarodowe Projekty Doktoranckie. Kamińska przeprowadzała swoje doświadczenia we Francji.
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.
Nowy proces wytwarzania warstw grafenowych zaczyna się od grafitu, który na poziomie molekularnym przypomina kanapkę z wielu płaszczyzn grafenowych. Takie atomowe płachty te są trudne do rozłączenia. Aby osłabić oddziaływania między nimi, grafit należy utlenić, a tlenek grafitu jest następnie wsypywany do wody i umieszczany w płuczce ultradźwiękowej. Dzięki ultradźwiękom poszczególne, utlenione płaszczyzny grafenowe się rozdzielają. Efektem jest roztwór zawierający pojedyncze płatki tlenku grafenu średnicy ok. 300 nanometrów.
Przy okazji badań nad usuwaniem tlenu z takich płatków, Polacy wpadli też na trop nowych metod wykrywania substancji biologicznych z wykorzystaniem tego półproduktu.
Teraz dopracowują swoją metodę, ale już wylądowała ona na okładce prestiżowego magazynu "Chemical Communications" .
Eksponat z Muzeum Noblowskiego w Sztokholmie - grafen i taśma klejąca, dzięki której go otrzymano fot. Gabriel Hildebrand / Nobelmuseet / CC Przez kilka pierwszych lat po odkryciu grafen był najdroższym materiałem na Ziemi. Dzięki badaniom między innymi kilku polskich zespołów cena tego wartościowego surowca spada. / fot. Gabriel Hildebrand / Muzeum Noblowskie / CC
