Ученые испекли тосты с графеном

Yieu Chyan et al. / ACS Nano, 2018
Исследователи научились создавать с помощью лазера графеновые структуры на тканях, бумаге и даже хлебных тостах. Они выяснили, что таким методом можно создавать пористые графеновые структуры из любых углеродосодержащих материалов, которые можно превратить в аморфный углерод, сообщается в журнале ACS Nano.
Сам по себе графен представляет собой плоский одноатомный лист из связанных друг с другом атомов углерода, расположенных в виде шестиугольников. Такая структура дает графену нетипичные для большинства материалов свойства, но получать его в виде одноатомного слоя с малым количеством дефектов достаточно сложно и дорого, поэтому ученые также разработали более дешевые методы, в результате которых получаются объемные графеновые структуры.
Один из таких методов разработали ученые из Университета Райса в 2014 году. Они научились превращать полимиидную пленку в графен, облучая ее лазером. При этом исходный углеродосодержащий материал превращается в объемную структуру из хаотически ориентированных небольших графеновых листов, соединенных между собой. Позднее они научились получать таким методом структуры с супергидрофобными и супергидрофильными участками, регулируя атмосферу в процессе облучения лазером. Затем ученые смогли получить аналогичный материал из дерева. Тогда они обнаружили, что лучше всего для этого подходит древесина с высоким содержанием лигнина.
Теперь ученые под руководством Джеймса Тура (James Tour) из Университета Райса модифицировали свой метод и показали, что для превращения в графен подходят многие другие материалы с высоким содержанием лигнина. При этом, в отличие от предыдущих экспериментов с древесиной, им удалось достичь такого же результата без инертной атмосферы, без которой древесина сгорала под действием лазерного луча. Для этого исследователи модифицировали метод, изменив режим облучения.
Авторы решили добиться многократного облучения двумя способами: увеличив количество проходов луча по материалу и увеличив размер светового пятна на образце. Поскольку ученые использовали импульсный инфракрасный лазер, при большом размере пятна каждый участок облучался по несколько раз даже при одном проходе. В результате им удалось получить графеновые структуры на поверхности многих материалов, содержащих лигнин, к примеру, пробке, кокосовой скорлупе и картофельной кожуре.
В прошлом году эта группа ученых научилась получать графен из сахара и печатать им объекты сантиметрового размера. Но для превращения сахара в графен им пришлось использовать катализатор в виде порошка никеля.
Григорий Копиев