В Южной Африке нашли графеноподобные структуры возрастом 3,2 миллиарда лет

Японские ученые нашли в Южной Африке графеноподобные структуры возрастом около 3,2 миллиарда лет. Изотопный состав указывает на то, что структуры могли образоваться из мертвых бактерий. Ученые рассказали о своем открытии на геологической конференции Goldschmidt 2023.

Графен — это изолированные слои графита толщиной в один атом. Графен уже используется во многих современных технологиях — от транзисторов и топливных элементов до устройств для опреснения воды.

Будущие нобелевские лауреаты Андрей Гейм и Константин Новоселов впервые получили графен вручную, отделяя его слои на обычную липкую ленту. Однако эта технология плохо воспроизводится и для промышленного получения, конечно, не подходит. Сейчас графен получают методами осаждения из газовой фазы (CVD) или химическим отслаиванием. Все эти способы сложны и требуют использования высоких температур и жестких реагентов. Поэтому до недавнего времени обнаружение графена в природе казалось маловероятным.

Японские геологи под руководством Йоко Отомо (Yoko Ohtomo) неожиданно обнаружили графеноподобные структуры в горной породе возрастом 3,2 миллиарда лет.

Ученые изучали горные образцы железосодержащей силикокластической породы, полученные в районе золотой шахты Шеба (Sheba) в Южной Африке. Силикокластическими называют некарботнатные обломочные и осадочные породы.

В одном из образцов Отомо и ее коллеги обнаружили прозрачные пленки и волокна размером до сотни микрон, состоящие преимущественно из углерода с незначительными примесями азота и серы. Все пленки оказались слоистыми, при этом слои имели графеноподобную структуру. Чаще всего такие графеноподобные структуры образовывали пленку вокруг более крупных частиц железа или титана.

Анализ изотопного состава указывает на то, что углерод в составе графена мог иметь биологическое происхождение. Возможно, его источником были мертвые бактерии. Впрочем, Отомо и ее коллеги признают, что механизм образования структур требует более подробного изучения и роль бактерий в нем пока не ясна. Интересно, что несколько лет назад нидерландские химики уже показали, что живые бактерии способны восстанавливать оксид графена до графена в относительно мягких условиях. Возможно, результаты, полученные Отомо и ее коллегами помогут оптимизировать этот процесс и найти более простые пути получения графена.

В начале года мы писали об исследовании японских и американских физиков, которые объяснили сверхпроводимость двухслойного графена необычной геометрией волновых функций электронов и структурой электронных зон. А о перспективах и проблемах использования графена можно прочитать в нашем интервью с нобелевским лауреатом Константином Новоселовым