Вчені представили модифікований спосіб синтезу графена. Ідея полягає у використанні екстракту кори евкаліпту в якості відновителя в реакції отримання графена з його оксиду, який є набагато дешевшою речовиною. В результаті виходять аркуші неідеальної форми, але їх якості достатньо для багатьох застосувань, а ціна отримання значно знижується, пишуть автори в журналі.
Графен - це одна з аллотропних модифікацій вуглецю. Ця речовина складається з об'єднаних у шестикутники атомів, розташованих в одній площині. Графен має низку незвичайних властивостей, які цікаві як з точки зору фундаментальної науки, так і у зв'язку з потенційними застосуваннями.
Фізиків в першу чергу залучають електронні особливості графену, пов'язані з лінійною дисперсією носіїв заряду, в результаті якої електрони всередині речовини стають ефективно безмасовими. У плані технологій до цього додаються механічні властивості, такі як найвища міцність на розрив і гнучкість матеріалу, в результаті чого він вважається ідеальним кандидатом для використання в електроніці. Також графен володіє виключно високою теплопровідністю і поглинає світло в широкому діапазоні довжин хвиль.
На даний момент існує маса методів отримання графена: хімічне осадження з газової фази, епітаксіальне зростання, різні види відшарування графіту або його інтеркаляції та інші. Однак більшість з них годиться тільки для лабораторій через труднощі масштабування. Одним із способів, що потенційно підходять для отримання графена у великих обсягах, є відновлення з оксиду.
Оксид графена можна отримати в кілька стадій з графіту - широко поширеної аллотропної модифікації вуглецю, що складається з неупорядковано складених одноатомних шарів. Під впливом сильних окислювачів графіт перетворюється на оксид, який відрізняється присутністю різних кисневих і водовмісних груп, а також збільшеними і нерегулярними відстанями між шарами. Якщо отриману речовину потім помістити в розчин лужі, то вона мимовільно розпадається на окремі аркуші оксиду графена.
Отриманий оксид необхідно відновити до графену, тобто позбавити від зв'язків з киснем. Проте вже запропоновані методи передбачають використання вибухових або токсичних сполук, таких як борогідрид натрію, гідразин-гідрат і диметилгідразін. Відповідно, застосування способів на їх основі пов'язане з ризиками як для екології, так і для здоров'я людей.
У статті вчених з Австралії та Індії описано результати використання як відновлювача екстракту з кори евкаліпту кулястого () - групи близькоспоріднених дерев, що ростуть на узбережжі Австралії і в Індії. Автори зазначають, що інші групи вже неодноразово намагалися застосовувати відновлювачі рослинного походження, але в тих роботах формувалися зім'яті агломерати аркушів графену, які не підходять для більшості застосувань.
"Екстракт кори евкаліпту ніколи раніше не використовувався для синтезу аркушів графену і ми з подивом виявили, що цей метод не тільки працює, але і перевершує аналоги, причому як в плані безпеки, так і в плані загальної вартості, - говорить співавтор роботи Суреш Бхаргава (Suresh Bhargava) з Мельбурнського королівського технологічного університету. Наш підхід може знизити ціну виробництва графену з приблизно 100 доларів США за грам до всього 50 центів, збільшуючи його доступність для промисловості по всьому світу і забезпечуючи розвиток безлічі нових технологій ".
Автори зазначають, що ефективність екстракту пов'язана з високим вмістом високомолекулярних поліфенолів у корі евкаліпту. Одним з основних параметрів якості графена, отриманого з оксиду, є відношення вуглецю до кисню C/O, яке має бути якомога більшим. Вчені пишуть, що раніше з використанням екологічно чистих реагентів вдавалося отримати C/O на рівні 5 - 7, а новим методом вдалося майже досягти значення 11.
Як тестове застосування дослідники обрали конденсатори, для чого виміряли відповідні електронні характеристики отриманого графена. Зокрема, питома ємність речовини виявилася рівною 239 фарад на грам - це значення істотно менше, ніж у отримуваного за допомогою небезпечних хімікатів графена, і нижче теоретичної межі, але більше, ніж у інших «екологічних» аналогів. Максимальна вимірена авторами щільність потужності склала 1800 ватт на кілограм.
Ми брали інтерв'ю в одного з першовідкривачів графену - нобелівського лауреата Костянтина Новоселова. Одним з активних напрямків досліджень графена в останні роки стала надпровідність, яка виникає в двошаровій речовині їх відносному повороті на певний кут. Також ми робили тест, який допоможе розібратися, що ви знаєте про найтонший матеріал у світі.