Химики превратили кокс в флуоресцентные частицы
Образцы красителейФото: Rice University
Химики из США предложили метод получения графеновых нанолистков из обыкновенного кокса или каменного угля. Подробности со ссылкой на статью ученых в журнале Nature Communications приводит университет Райса.
Исследователи смогли получить из угля наночастицы, которые являются квантовыми точками, то есть объектами, которые ведут себя подобно одному атому. Графеновые диски диаметром от 4 до 40 нанометров имеют собственные энергетические уровни и за счет этого оказались способны поглощать и испускать кванты света на определенной длине волны. Иными словами, они флуоресцируют, светятся при облучении их светом с большей энергией квантов.
Эксперименты показали, что такие частицы можно растворить в воде и они, по предварительным данным, не оказывают токсического действия. Уголь при этом намного дешевле традиционно используемого в качестве сырья для синтеза графеновых чешуек графита. По словам авторов открытия, тонна графита стоит около 2000 долларов США, в Китае тонна графита продается по 800 долларов, а уголь при этом стоит от 10 до 60 долларов за тонну (в США, где было выполнено исследование).
Синтез графеновых наночастиц требует разрушения угля ультразвуком. Полученный порошок нагревают в растворе кислот и выдерживают около суток, после чего на выходе получается масса, которая содержит до 20 массовых процентов искомых частиц. Некоторые из них, как показал анализ, встречаются не в чистом виде, а с прилипшими фрагментами аморфного углерода, но для ряда задач эти примеси не столь существенны. Ученые предполагают, что для флуоресцентных красителей или солнечных батарей их графен окажется достаточно чистым.
Графен представляет собой одну из многочисленных аллотропных модификаций углерода. Графеновая кристаллическая решетка, в отличие от других форм углерода, двумерна и ее существование вплоть до 2005 года ставилось под сомнение: плоский лист толщиной в один атом термодинамически неустойчив. Первооткрыватели графена, Андрей Гейм и Константин Новоселов, показали невозможность кристаллизации графена из расплава, но смогли отщепить графеновые слои от обычного графита при помощи липкой ленты. Теоретические исследования графена выявили множество уникальных свойств этого материала и за свое открытие Гейм и Новоселов получили нобелевскую премию по физике.
