Grafen bruges som flydende molekylært tæppe til at dekorere det med 24 karat guldsnefnug

(PhysOrg.com) -- I et forsøg på at gøre grafen mere nyttig i elektronikapplikationer, Ingeniører fra Kansas State University gjorde en gylden opdagelse - guld "snefnug" på grafen.

Vikas Berry er en K-State assisterende professor i kemiteknik, der arbejder med grafen, et kulstofmateriale kun et enkelt atom tykt og opdaget for bare fem år siden. At funktionalisere grafen med guld - og dermed kontrollere dets elektroniske egenskaber - Berry og Kabeer Jasuja, en K-State doktorand i kemiteknik, indstøbt guld på grafen.

At gøre dette, ingeniørerne placerede grafenoxidpladerne i en guldionopløsning, der havde en vækstkatalysator. Her, de atomisk tykke lagner svømmer og bader i en pool af kemikalier.

"Graphene-derivater fungerer som svømmende molekylære tæpper, når de er i opløsning og udviser fascinerende fysisk-kemisk adfærd, " sagde Berry. "Hvis vi ændrer overfladens funktionalitet eller koncentrationen, vi kan kontrollere deres ejendomme."

De fandt ud af, at i stedet for at fordele sig selv jævnt over grafen, guldet dannede øer på pladernes overflader. De kaldte disse øer snefnugformede guld nanostjerner, eller SFGN'er.

"Så vi begyndte at udforske, hvordan disse guld nanostjerner dannes, " sagde Berry. "Vi fandt ud af, at nanostjerner uden overfladefunktionalitet er ret udfordrende at producere ved andre kemiske processer. Vi kan kontrollere størrelsen af ​​disse nanostjerner og har karakteriseret mekanismen for nukleation og vækst af disse nanostrukturer. Det ligner den mekanisme, der danner rigtige snefnug."

Berry sagde, at tilstedeværelsen af ​​grafen er afgørende for dannelsen af ​​guld nanostjerner. "Hvis grafen er fraværende, guldet klumpede sig sammen og lagde sig som store klumper, " sagde han. "Men grafen hjælper med at stabilisere guldet. Dette gør nanostjernerne mere nyttige til elektroniske applikationer."

I juli, Jasuja og Berry publicerede deres arbejde i tidsskriftet ACS Nano .

Opdagelsen af ​​disse guld "snefnug" på grafen viser lovende for biologiske enheder såvel som
elektronik. Berry vedhæfter DNA til disse guldøer for at lave DNA-sensorer. Han får selskab af Nihar Mohanty, en doktorand i kemiteknik, og bachelorforsker Ashvin Nagaraja, senior i elektroteknik. Nagaraja er uddannet fra Manhattan High School i 2004.

Berry sagde, at grafen-guld-baserede DNA-sensorer vil have øget følsomhed. Kemisk reduktion af grafenoxid for at opnå grafen kræver barske kemikalier, der ødelægger DNA'et.

"Nu kan vi bruge de barske kemikalier på grafenoxid indlejret med guld til at opnå grafen med guldøer. Så kan vi bruge disse guldøer til at funktionalisere DNA."

Berry bruger også grafen i forbindelse med mikrobølger. Han og Jasuja "koger" grafenpladerne som en anden måde at producere partikler på materialets overflade.

Nogle af Berrys andre grafenforskning involverer at bruge de modificerede grafenplader til at opdele en koagulerende opløsning, dermed stabilisere den. Hans gruppe har for nylig brugt hydrider til at reducere grafenoxid for at producere reduceret grafenoxid i løbet af få sekunder. Den på denne måde fremstillede grafen kan forblive stabil i opløsningen i flere dage. Yderligere resultater vil snarest blive vist i tidsskriftet Small

Opdaget for kun fem år siden, grafen har fanget opmærksomheden hos et stort antal forskere, der studerer dets exceptionelle elektriske, mekaniske og optiske egenskaber, sagde Berry. Hans forskergruppe er blandt de få, der studerer materialets grænsefladeegenskaber og biologiske anvendelser.

"Vi går ind i en ny æra, " sagde Berry. "Fra de nuldimensionelle eller endimensionelle molekylære eller polymerløsninger, vi begiver os nu ud i de todimensionelle grafenløsninger, som har fascinerende nye egenskaber."

Leveret af Kansas State University (nyheder:web)