Grafeenin avulla kuvia nesteessä "uivista" atomeista

Manchesterin yliopiston grafeenitutkijat ovat luoneet uudenlaisen "nanotason petrimaljan" käyttämällä kaksiulotteisia (2D) materiaaleja luodakseen uuden menetelmän seurata atomien liikkumista nesteessä.

Suurempi kuva

Tutkijaryhmä käytti 2D-materiaalien pinoja, mukaan lukien grafeenia, nesteen vangitsemiseen ymmärtääkseen paremmin, kuinka nesteen läsnäolo muuttaa kiinteän aineen käyttäytymistä.

Ryhmä pystyi ensimmäistä kertaa ottamaan kuvia yksittäisistä atomeista, jotka "uivat" nesteessä. Kun kiinteä pinta on kosketuksessa nesteen kanssa, molemmat aineet muuttavat konfiguraatiotaan vasteena toisen läheisyyteen.

Tällaiset atomimittakaavalliset vuorovaikutukset kiinteän ja nesteen rajapinnoilla säätelevät akkujen ja polttokennojen käyttäytymistä puhtaan sähkön tuotannossa sekä määrittävät puhtaan veden tuotannon tehokkuuden ja tukevat monia biologisia prosesseja.

Professori Sarah Haigh kommentoi: "Kun otetaan huomioon tällaisen käyttäytymisen laajalle levinnyt teollinen ja tieteellinen merkitys, on todella yllättävää, kuinka paljon on vielä opittava perusteita siitä, kuinka atomit käyttäytyvät pinnoilla, jotka ovat kosketuksissa nesteiden kanssa.

Yksi syy tietämyksen puuttumiseen on sopivien tekniikoiden puuttuminen.

Nyt professori Roman Gorbatšov ryhmä on käyttänyt tutkimiaan 2D- tekniikoita kehittääkseen "kaksoisgrafeenisen nestekennon".

Molybdeenidisulfidin 2D-kerros upotettiin kokonaan nesteeseen ja kapseloitiin grafeeni-ikkunoilla. Näin tutkijat pystyivättarkasti kontrolloimaan nestekerroksia ja mahdollisti ennennäkemättömien videokuvauksen siitä miten yksittäiset atomit "uivat" nesteen ympäröimänä.

Ryhmä tutki erityisesti materiaalia, joka on lupaava vihreän vedyn tuotantoon, mutta heidän kehittämäänsä kokeellista teknologiaa voidaan käyttää moniin erilaisiin sovelluksiin.

Massachusetts Amherstin yliopiston apulaisprofessori Jinglei Pingin johtama työ osoittaa puolestaan merkittävää edistystä grafeenin käyttämisessä elektrokineettisten bionäytteiden käsittelyyn ja analysointiin. Biomolekyylien havaitsemisprosessi on ollut monivaiheinen ja aikaa vievä.

"Nyt voimme eristää ja havaita ne samassa mikromittakaavan kohteessa mikrofluidilaitteessa samaan aikaan - kukaan ei ole koskaan aiemmin osoittanut tällaista."

Hänen laboratorionsa saavutti tämän käyttämällä mikrofluidilaitteissa yksikerroksista grafeenia mikroelektrodeina.

Työssä kehitetty uusi lähestymistapa tasoittaa tietä sellaisten lab-on-a-chip -piirien luomiselle, joilla on maksimaalinen aika- ja kokotehokkuus, Ping sanoo. Lähestymistapa ei myöskään rajoitu biomolekyylien analysointiin ja sitä voidaan mahdollisesti käyttää mikro-organismien, kuten solujen ja bakteerien, erottamiseen, havaitsemiseen ja stimuloimiseen.

Aiheesta aiemmin:

Grafeenikamera kuvaa sydämen sähköistä toimintaa

Hybridi- ja superkondensaattoreita (Grafeenielektrodeista)