|
محققان دانشگاه ایالتی کانزاس در تلاش برای بهبود گرافن جهت استفاده در کاربردهای
الکترونیکی، به یک اکتشاف طلایی دست یافته‌اند: برف‌دانه‌های طلایی روی گرافن.
«ویکاس بری» استادیار مهندسی شیمی دانشگاه ایالتی کانزاس است که با گرافن کار می‌کند.
«بری» و «کبیر یاسوجا» دانشجوی دکترای مهندسی شیمی، برای عامل‌دار کردن گرافن با
طلا و در نتیجه استفاده از ویژگی‌های الکترونیکی این فلز، آن را درون گرافن وارد
نمودند.
آنها برای انجام این کار ورقه‌های اکسید گرافن را در یک محلول از یون‌های آهن حاوی
یک کاتالیزورِ رشد قرار دادند.
«بری» می‌گوید: «مشتقات گرافن همانند ورقه‌های مولکولی شناگر عمل کرده و رفتارهای
فیزیکوشیمیایی جالبی از خود نشان می‌دهند. با تغییر گروه‌های عاملی یا غلظت محلول
می‌توانیم این ویژگی‌ها را کنترل کنیم».
آنها دریافتند که طلا به جای اینکه به صورت یکنواخت روی گرافن پخش شود، جزیره‌های
جدا از همی روی سطح ورقه‌ها ایجاد می‌کند. آنها این جزیره‌ها را نانوستاره‌های
طلایی برف‌مانند یا SFGN نامیدند.
بری می‌گوید: «ما شروع به مطالعه چگونگی تشکیل این نانوستاره‌ها کردیم. با انجام
این مطالعات دریافتیم که ایجاد نانوستاره‌هایی که هیچگونه عملکرد سطحی ندارند، با
استفاده از فرایندهای شیمیایی دیگر نسبتاً سخت است. ما می‌توانیم اندازه این
نانوستاره‌ها را کنترل نماییم و مکانیسم هسته‌زایی و رشد این نانوساختارها را کشف
کرده‌‌ایم. این کار شبیه مکانیسم تولید دانه‌های واقعی برف است».
بری می‌گوید حضور گرافن برای تشکیل این نانوستاره‌ها الزامی است. او می‌افزاید:
«اگر گرافن وجود نداشته باشد، طلا به صورت توده‌های بزرگ درآمده و رسوب می‌کند. اما
گرافن به پایدار شدن طلا کمک می‌کند».
این نانودانه‌های برف علاوه بر الکترونیک می‌توانند در کاربردهای زیستی نیز مورد
استفاده قرار بگیرند. «بری» مولکول‌های DNA را به این جزیره‌های طلا وصل نموده و
حسگرهایی برای DNA تولید می‌کند. او می‌گوید حسگرهای DNA مبتنی بر گرافن-طلا حساسیت
بیشتری خواهند داشت. احیای شیمیایی اکسید گرافن برای تولید گرافن نیاز به مواد
شیمیایی قوی دارد که DNA را تخریب می‌کند.
«بری» توضیح می‌دهد: «حال می‌توانیم از مواد شیمیایی قوی روی اکسید گرافن آلوده شده
با طلا استفاده کرده و گرافن حاوی جزیره‌های طلا به دست بیاوریم. سپس می‌توانیم از
این جزیره‌ها برای عامل‌دار کردن با DNA بهره ببریم».
«بری» همچنین از گرافن همراه با امواج میکرو نیز استفاده می‌کند. او و یاسوجا از
«پختن» ورقه‌های گرافن به عنوان روش دیگری برای تولید ذرات روی سطح ماده استفاده می
کنند.
جزئیات این تحقیق در مجله ACS Nano منتشر شده است.
|
