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你未来的电脑会性福宝用细菌制造吗?

纳米技术 2021-12-24 23:58:10

罗彻斯特大学林赛·瓦里奇著 从左到右,一小瓶石墨(Gr),就像你在普通铅笔中发现的一样;一小瓶氧化石墨烯(GO),通过剥离Gr -剥离材料层-并将其与希瓦氏菌混合制成;一小瓶最终产品——石墨烯材料;和一小瓶化学制造的石墨烯材料

安妮·迈耶实验室生产的石墨烯材料比化学生产的石墨烯材料要薄得多

学分:代尔夫特理工大学/本杰明·莱纳 为了创造新的更高效的计算机、医疗设备和其他先进技术,研究人员正在转向纳米材料:在原子或分子尺度上操作的材料,表现出独特的性质

石墨烯——一种薄至一个原子的碳薄片——是一种革命性的纳米材料,因为它能够轻松导电,并具有非凡的机械强度和柔韧性

然而,在日常应用中采用它的一个主要障碍是大规模生产石墨烯,同时仍然保持其惊人的性能

在《化学笔》杂志上发表的一篇论文中

罗切斯特大学生物学副教授迈耶和她在荷兰代尔夫特理工大学的同事描述了一种克服这一障碍的方法

研究人员概述了他们使用一种新技术生产石墨烯材料的方法:将氧化石墨与细菌混合

与化学方法相比,他们的方法是一种更具成本效益、更省时、更环保的石墨烯材料生产方式,并可能导致创新的计算机技术和医疗设备的出现

石墨烯是从石墨中提取的,石墨是一种在普通铅笔中发现的材料

石墨烯只有一个原子厚,是研究人员已知的最薄——也是最坚固——的二维材料

英国曼彻斯特大学的科学家因发现石墨烯获得2010年诺贝尔物理学奖;然而,他们用胶带制作石墨烯的方法只产生了少量的材料

“对于真正的应用,你需要大量的,”迈耶说

“生产如此大量的石墨烯具有挑战性,通常会导致石墨烯更厚、纯度更低

这就是我们的工作

" 生物学教授安妮·迈耶和她的同事开发了一种在实验室生产石墨烯的新方法

学分:罗切斯特大学

亚当·芬斯特 为了生产大量的石墨烯材料,迈耶和她的同事从一小瓶石墨开始

他们剥离石墨——剥离材料层——产生氧化石墨烯,然后与希瓦氏菌混合

他们让装有细菌和前体材料的烧杯静置过夜,在此期间细菌将氧化石墨烯还原成石墨烯材料

“氧化石墨烯很容易生产,但由于其中所有的氧基团,它的导电性不是很好,”迈耶说

“细菌去除了大部分的氧基团,这使它变成了一种导电材料

" 虽然迈耶实验室制造的细菌生产的石墨烯材料是导电的,但它也比化学生产的石墨烯更薄、更稳定

此外,它可以储存更长的时间,使其非常适合各种应用,包括场效应晶体管生物传感器和导电墨水

场效应晶体管生物传感器是一种检测生物分子的装置,可用于对糖尿病患者进行实时血糖监测

“当生物分子与设备结合时,它们会改变表面的电导,发出分子存在的信号,”迈耶说

“要制造一个好的场效应晶体管生物传感器,你需要一种高导电性的材料,但也可以被修饰以结合特定的分子

“还原后的氧化石墨烯是一种理想的材料,因为它重量轻、导电性好,但通常会保留少量的氧基团,用于与目标分子结合

细菌生产的石墨烯材料也可以作为导电墨水的基础,进而可以用来制造更快、更高效的电脑键盘、电路板或小电线,比如用来给汽车挡风玻璃除霜的电线

迈耶说,使用导电墨水是“与传统技术相比,生产电路更容易、更经济的方法”

导电墨水也可用于在非传统材料如织物或纸张上制作电路

迈耶说:“我们细菌生产的石墨烯材料将为产品开发带来更好的适用性。”

“我们甚至能够开发出一种‘细菌光刻’技术,来制造只在一面导电的石墨烯材料,这有助于开发新型、先进的纳米复合材料

"

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