Волшебный графен

графенТехнология GraphAir — не только простая и безопасная, но ещё и дешёвая, что сделает материал будущего более доступным

Революционный материал графен для современных учёных — всё равно что философский камень для средневековых алхимиков. Этот чудо-материал уже помог сделать не одно открытие, и, как ожидается, впереди их будет тоже немало.

Недавно выяснилось, что один из самых востребованных сегодня материалов можно получить из обычного растительного масла. Правда, не из любого.

Новый метод добычи пригодного для использования в микроэлектронике графена изобрели учёные из Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии (CSIRO) в сотрудничестве с инженерами Сиднейского университета, университета технологий Сиднея и Квинслендского технологического университета.

Что интересно, новая технология, названная GraphAir, не требует использования вакуума. Создание графена может происходить и на открытом воздухе, причём скорость его получения намного выше по сравнению с другими существующими сегодня способами производства.

Суть метода довольно проста: графеновая плёнка добывается из соевых масел всего за один цикл пиролиза. Масло разогревается в запаянной кварцевой трубке в течение примерно 26 минут до 800 градусов по Цельсию, в результате чего начинает распадаться на углеродные «строительные блоки», необходимые для синтеза графена. Из-за ограничения потока воздуха, поступающего в кварцевую трубку, полученный углерод не трансформируется далее в двуокись углерода или другие газы. «Блоки» затем быстро охлаждают на никелевой подложке, где и образуется тонкий прямоугольник графена толщиной в один нанометр.

По мнению авторов работы, в будущем точно таким же способом получать графен можно будет из отработанных масел и даже пищевых отходов.

«Такой способ получения материала — быстрый, простой, безопасный. При этом он позволяет регулировать количество получаемого графена и модифицировать процесс производства», — отмечает один из авторов работы Чжао Цзюнь Хань (Zhao Jun Han).

По его словам, полученный командой графен ничем не уступает по своим свойствам оригиналу, а австралийский метод может в разы снизить стоимость производства. До сих пор высокая стоимость была основным препятствием на пути его коммерциализации.

графенПомимо микроэлектроники новый материал можно будет использовать в системах для фильтрации воды, для изготовления датчиков и батарей, солнечных панелей, а также в медицине.

В МГУ нас в среднем описывается в год по сосудистым растениям (все зеленые растения, кроме водорослей и мхов) 10–12 новых для науки видов. В этом году рост в полтора раза, это очень замечательный практический выход, потому что статьи статьями, они бывают разные, но когда открывается что-то новое — это очень показательно, это дорогого стоит. Но еще интересная информация, что из 60 новых видов, которые за пять лет открыты, — всего восемь на территории России, и 52 вида описаны сотрудниками университета за пределами страны.

При этом в 2016 году все новые виды растений ученые из МГУ открыли за пределами России — в Турции, Казахстане, Лаосе, Вьетнаме, Конго, Монголии, Киргизии, Кабо-Верде и на Мадагаскаре.

НАУЧНАЯ МЕТОДИКА

Открыть новый вид растений можно тремя способами. Во время полевых исследований, при которых ученые сравнивают найденные растения с описаниями уже известных видов в справочниках. В ходе морфологического исследования гербария, которое позволяет изучать множество растений со всего мира, собранных в одном хранилище. В результате молекулярных ревизий, или молекулярно-генетических исследований растений.

Последний способ позволяет ученым находить у растений устойчивые признаки, которые не видны невооруженным глазом. А затем на основании обнаруженных свойств исследователи находят внешние признаки, которые позволяют выделить группу в новый вид.

Одним из открытых благодаря ДНК-анализу видов в прошлом году стал турецкий лук Allium urusakiorum. Ученые из Турции несколько лет назад нашли растение в ходе полевых работ и по справочникам определили его как представителя широко распространенного вида. Однако затем образцы растения попали к ученым из МГУ, которые на основании молекулярно-генетических исследований установили, что этот вид состоит из десяти сильно отличающихся друг от друга локально распространенных видов, сосредоточенных в горных системах нескольких стран. Один из таких «островков» нового вида оказался на севере Турции на границе с Болгарией.

В мире ежегодно описывается около 2 тысяч новых видов сосудистых растений. По прогнозам ученого, количество открываемых видов в обозримом будущем сократится до 1,5 — 1,6 тысяч и будет держаться на этом уровне.