Sexy plátky z jedné vrstvy atomů uhlíku uspořádaných do šestiúhelníků, tedy grafen, asi už není nutné nijak zvlášť představovat. Vše nasvědčuje tomu, že žijeme v době grafenové. Grafen je extrémně tenký a přitom bláznivě pevný. Kvůli extravagantnímu uspořádání atomů má velmi neobvyklé elektrické a termální vlastnosti, které ho předurčují jako slibný materiál pro novou éru elektroniky. Grafen je nesmírně populární, každý o něm píše, každý ho chce. Potíž je v tom, že ho zatím neumíme vyrábět ve větším množství tak, aby byl zároveň obstojně kvalitní. Teď se ale objevila nová technologie, která by měla fungovat ve (skoro) každé kuchyni.
Přední výrobce čistých chemikálií, společnost Thomas Swan z anglického Consettu, před časem uzavřel s týmem Jonathana Colemana z dublinské Trinity College smlouvu o vývoji nové technologie výroby grafenu. Vědci přitom vyšli z poznatku, že je v zásadě možné odlupovat kousky grafenu z grafitu, o poznání méně moderní formy uhlíku, se kterou běžně píšeme v obyčejných tužkách. Když na to půjdeme šikovně, získáme vcelku slušný grafen.
Jak na to? Colemanův tým nejprve nasypal práškový grafit do stolitrového laboratorního mixéru, přidal k němu rozpouštědlo a pak už jenom mixoval a mixoval. S elektronovým mikroskopem si zjistili, že takhle vyrobí cca 5 gramů grafenu za hodinu. Pak propadli vědeckému nadšení a vyzkoušeli různé míchadla a rozpouštědla, aby nakonec přišli na to, že stejně dobře funguje i práškový grafit s prostředkem na mytí nádobí v kuchyňském mixéru. Coleman a spol. to dokázali s lidovým britským přípravkem Fairy Liquid od Procter & Gamble, který nebezpečně připomíná jar.
Laboratorní mixér se směsí grafitu a rozpouštědla methylpyrrolidonu. Kuchyňský mixér s jarem ale vyrábějí grafen stejně dobře. Kredit: CRANN.
Tenhle postup by očividně zvládl každý a šoupnout práškový grafit do mixéru by mohla být docela legrace. Coleman ale všem nadšeným vařičům grafenu zároveň pokazil radost tím, že pro smysluplnou výrobu grafenu je nutné přesně odvodit potřebné množství jaru z vlastností použitého grafitu, jako je velikost zrn a obsah příměsí. A to už prý doma jen tak nezjistíme. Nicméně, zkusit si to může každý kdo má mixér a když už nic, tak by z toho mohla být alespoň vzrušující pohroma v kuchyni.
Coleman s kolegy ale potřebné vybavení mají a tak už připravují koncept průmyslové výroby grafenu touto prostinkou metodou. Prozatím odhadují, že v nádrži o objemu 10 tisíc litrů a se správným motorem by mohli vyrobit tak 100 gramů grafenu za hodinu. A nejspíš s tím brzy začnou. Už vyvíjejí pilotní systém průmyslové výroby. Coleman je teď plný nápadů na možné využití takto levně, rychle a kvalitně vyrobeného grafenu. Andrea Ferrari z Univerzity v Cambridge si dokonce povzdechla, že grafen z mixéru je pro některé aplikace až příliš kvalitní. Například při vývoji baterií anebo kompozitních materiálů se prý lépe uplatní grafen, jehož elegantní struktury obsahují určité procento defektů.
Je rozvernou ironií, že Colemanův tým nejprve počítal, že bude grafen průmyslově vyrábět nějakým úžasně složitým a hluboce sofistikovaným způsobem. Ke svému vlastnímu překvapení skončili u kuchyňského mixéru s jarem, což je muselo šokovat. Na druhou stranu, je to jedině dobře. Coleman a spol. teď vlastně kráčejí ve šlépějích objevitelů grafenu Andre Geima a Konstantina Novoselova z Univerzity v Manchesteru, kteří izolovali grafen pomocí obyčejné tužky a lepící pásky. Jak se zdá, grafen má teď slušně našlápnuto.
Video: How to make graphene with a pencil and sticky tape. Kredit: Jonathan Hare.
/p>
Video: Nano-materials with Jonathan Coleman. Kredit: CRANN/ TCD.
Literatura
NewScientist 20. 4. 2014, Nature Materials online 20. 4. 2014, Wikipedia (Graphene).