Grafenli tost, bir ısırık ister misin?
Rice Üniversitesi'ndeki bilim adamları bir zamanlar lazerle indüklenmiş grafeni (LIG) geliştirdiler, ancak şimdi teknolojiyi geliştirdiler ve yeni nesil yenilebilir elektronikler haline gelebilecek bir teknoloji geliştirdiler.
Rice laboratuvarında, kimyager James Tour, sıradan bisküvileri grafene dönüştürüyordu ve şimdi, grafenin yiyeceklere ve diğer malzemelere nasıl dahil edileceğini, böylece iletken işaretlerin ve sensörlerin ürünün kendisine hızlı bir şekilde yerleştirilebileceğini inceliyor.
Tour, "Bu mürekkep değil," dedi. "Bu, malzemenin kendisini (teknolojiyi kullanarak) grafene dönüştürmektir."
Tüm süreç, Tour Lab'in ortaya koyduğu argümanı genişletiyor, yani uygun karbon içeriğine sahip herhangi bir madde grafene dönüştürülebilir. Son yıllarda laboratuvar, grafen köpüğü yapmak için ucuz polimer filmlerin üst katmanını dönüştürmek için ticari lazer teknolojisini kullandı. Yeni yöntem bu temelde geliştirilmiş ve genişletilmiştir.
Resim Doktora öğrencisi Yieu Chyan (solda) ve Profesör Turu (sağda)
Köpük, mikroskobik çapraz bağlı grafen pullarından (iki boyutlu karbon yapısı) oluşur. Lazer kaynaklı grafen hedef malzemelere yazılabilir ve kullanımlar arasında süper kapasitörler, yakıt hücrelerindeki elektrokatalizörler, radyo frekansı tanımlama (RFID) antenleri ve biyosensörler ile diğer potansiyel uygulamalar bulunur.
American Chemical Society dergisi "ACS Nano" bu yeni sonucu yayınladı.Lazer kaynaklı grafen kağıt, karton, kumaş, kömür ve bazı yiyeceklere ve hatta tosta dahil edilebilir. ABD Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı bu araştırmayı destekledi.
"Çoğu zaman, bir şeyi gerçeğe dönüştürmediğimizde, avantajları bilinmemektedir." Tour dedi. "Gelecekte, belki tüm yiyeceklerin nerede olduğunu, ne zaman saklandığını, hangi ülke ve şehirden geldiğini ve masaya ulaşma yolunu size söyleyebilecek küçük bir RFID etiketi olacaktır."
Şekil numune yüzeyini lazer kaynaklı grafene dönüştürmeye hazır
Lazerle indüklenen grafen etiketlerinin, gıda üzerindeki E. coli veya diğer mikroorganizmaları tespit etmek için sensör olarak da kullanılabileceğini söyledi. Tour, "Parlayıp sinyal gönderebilirler - bu yemeği yemeyin" dedi. "Bu (bilgi) artık gıda ambalajı üzerindeki etiketi değil, yiyeceğin kendisini kullanmalıdır."
Araştırmacılar, bez, kağıt, patates, hindistancevizi kabukları, mantar ve kızarmış ekmek üzerine grafen desenlerini kazımak için odaklanmamış ışınlar ve çoklu lazerler kullanıyor. Ekmek önce yüzeyi "karbonize etmek" için pişirilir. İşlemin tamamı havada ve oda sıcaklığında gerçekleştirilebilir.
Tour, "Bazı durumlarda, birden fazla lazer iki aşamalı bir yanıt oluşturabilir" dedi. "İlk olarak, lazer hedef yüzeydeki ışığı ve ısıyı amorf karbona dönüştürür. Sonraki lazer iletim sürecinde, kızılötesi ışınların seçici absorpsiyonu amorf karbonu grafene dönüştürür. Dalga boyunun etkisinin açık olduğunu gördük."
Araştırmacılar, lazer gücünü artırmanın hindistancevizi kabuğu veya diğer organik malzemeler üzerinde daha iyi grafen üretemeyeceğini keşfettiler, bu yüzden dikkatlerini birden fazla lazere ve odak dışı bırakmaya çevirdiler. İşlemi ayarladıktan sonra, lazerle iki kez ışınlanmış hindistan cevizi kabuğu üzerine "R" şeklinde bir minyatür süper kapasitör oydular.
Bir raster taramada, daha geniş ışın, hedef üzerindeki her noktaya birden fazla lazer ışımasına izin verir, böylece odaklanmamış lazer birçok malzemenin dağlama sürecini hızlandırabilir. Tour, bunun üründe ince ayar yapmamızı sağladığını söyledi. Odaksızlaştırma, daha önce uygun olmayan polieterimidleri grafene dönüştürmelerine izin verdi.
Şekil Kumaş üzerine alev geciktiricili grafen baykuş oyulmuştur
Rice Üniversitesi'nde yüksek lisans öğrencisi olan ve makalenin ortak başyazarı Yieu Chyan, "Ekmeğe, kağıda veya beze alev geciktiriciler eklemenin amorf karbon oluşumunu teşvik edebileceğini de bulduk" dedi. "Artık tüm malzemeleri havaya koyabilir ve kontrollü bir atmosfer kutusu veya daha karmaşık yöntemler kullanmadan doğrudan dönüştürebiliriz."
Tour, tüm hedef malzemelerin ortak lignine sahip gibi göründüğünü söyledi. Lignin, sert hücre duvarlarını oluşturan karmaşık bir organik polimerdir. Daha önceki bir çalışma, onu kurutulmuş odunlarda grafenin ateşlenmesi için bir karbon öncüsü olarak kullandı. Mantar, hindistan cevizi kabuğu ve patates kabuğu daha fazla lignin içerir ve bu da grafene dönüştürülmelerini kolaylaştırır.
Giyilebilir elektronikler bu teknoloji için erken bir pazar olabilir. Tour, "Bu teknoloji, ister kıyafetleri ısıtmak ister sensörler veya iletken desenler eklemek isteyin, kıyafetlerin üzerine iletken izler bırakabilir." Dedi.
