De izquierda a derecha, Un vial de grafito (Gr), como lo que encontraría en un lápiz ordinario; un vial de óxido de grafeno (GO), producido exfoliando Gr - desprendiendo las capas del material - y mezclándolo con la bacteria Shewanella; un vial del producto resultante:materiales de grafeno (mrGO); y un vial de materiales de grafeno que se han producido químicamente (crGO). Los materiales de grafeno producidos por el laboratorio de Anne Meyer son significativamente más delgados que los materiales de grafeno producidos químicamente. Crédito:Universidad Tecnológica de Delft / Benjamin Lehner
Para crear computadoras nuevas y más eficientes, dispositivos médicos, y otras tecnologías avanzadas, los investigadores están recurriendo a los nanomateriales:materiales manipulados a escala de átomos o moléculas que exhiben propiedades únicas.
El grafeno, una escama de carbono tan delgada como un átomo posterior, es un nanomaterial revolucionario debido a su capacidad para conducir electricidad fácilmente. así como su extraordinaria resistencia mecánica y flexibilidad. Sin embargo, Uno de los principales obstáculos para adoptarlo en aplicaciones cotidianas es la producción de grafeno a gran escala. conservando sus sorprendentes propiedades.
En un artículo publicado en la revista ChemOpen , Anne S. Meyer, profesor asociado de biología en la Universidad de Rochester, y sus colegas de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, describir una forma de superar esta barrera. Los investigadores describen su método para producir materiales de grafeno utilizando una técnica novedosa:mezclar grafito oxidado con bacterias. Su método es más rentable, ahorrar tiempo, y una forma ecológica de producir materiales de grafeno frente a los producidos químicamente, y podría conducir a la creación de tecnologías informáticas y equipos médicos innovadores.
El grafeno se extrae del grafito, el material que se encuentra en un lápiz ordinario. Con exactamente un átomo de espesor, el grafeno es el material bidimensional más delgado, aunque más fuerte, conocido por los investigadores. Los científicos de la Universidad de Manchester en el Reino Unido recibieron el Premio Nobel de Física 2010 por su descubrimiento del grafeno; sin embargo, su método de usar cinta adhesiva para hacer grafeno produjo solo pequeñas cantidades del material.
"Para aplicaciones reales, necesita grandes cantidades, "Dice Meyer." Producir estas cantidades a granel es un desafío y, por lo general, da como resultado un grafeno que es más espeso y menos puro. Aquí es donde entró nuestro trabajo ".
Anne Meyer, profesor de biología, y sus colegas han desarrollado un enfoque novedoso para producir grafeno en el laboratorio. Crédito:Universidad de Rochester / J. Adam Fenster
Para producir mayores cantidades de materiales de grafeno, Meyer y sus colegas comenzaron con un frasco de grafito. Exfoliaron el grafito, desprendiendo las capas de material, para producir óxido de grafeno (GO), que luego mezclaron con la bacteria Shewanella. Dejaron reposar el vaso de precipitados de bacterias y materiales precursores durante la noche, durante ese tiempo, las bacterias redujeron el GO a un material de grafeno.
"El óxido de grafeno es fácil de producir, pero no es muy conductor debido a todos los grupos de oxígeno que contiene, "Dice Meyer." Las bacterias eliminan la mayoría de los grupos de oxígeno, lo que lo convierte en un material conductor ".
Si bien el material de grafeno producido por bacterias creado en el laboratorio de Meyer es conductor, también es más delgado y más estable que el grafeno producido químicamente. Además, se puede almacenar durante períodos de tiempo más largos, haciéndolo muy adecuado para una variedad de aplicaciones, incluyendo biosensores de transistores de efecto de campo (FET) y tinta conductora. Los biosensores FET son dispositivos que detectan moléculas biológicas y podrían usarse para realizar, por ejemplo, Monitoreo de glucosa en tiempo real para diabéticos.
"Cuando las moléculas biológicas se unen al dispositivo, cambian la conductancia de la superficie, enviando una señal de que la molécula está presente, "Dice Meyer." Para hacer un buen biosensor de FET se necesita un material que sea altamente conductor pero que también se pueda modificar para unirse a moléculas específicas ". El óxido de grafeno que se ha reducido es un material ideal porque es liviano y muy conductor. pero normalmente retiene una pequeña cantidad de grupos de oxígeno que pueden usarse para unirse a las moléculas de interés.
El material de grafeno producido por bacterias también podría ser la base para tintas conductoras, Cual podría, Sucesivamente, utilizarse para fabricar teclados de computadora más rápidos y eficientes, tablas de circiutos, o cables pequeños como los que se utilizan para descongelar los parabrisas de los automóviles. El uso de tintas conductoras es "más fácil, forma más económica de producir circuitos eléctricos, en comparación con las técnicas tradicionales, "Dice Meyer. Las tintas conductoras también podrían usarse para producir circuitos eléctricos sobre materiales no tradicionales como tela o papel.
"Nuestro material de grafeno producido por bacterias conducirá a una idoneidad mucho mejor para el desarrollo de productos, "Dice Meyer." Incluso pudimos desarrollar una técnica de 'litografía bacteriana' para crear materiales de grafeno que solo eran conductores en un lado, que puede conducir al desarrollo de nuevos materiales nanocompuestos avanzados ".
