Чешский метод получения графена – дешево и экологично

Dana Němečková, Pavel Pazdera и Richard Ševčík, фото: Ivana Puškarová

Ученые из Брно, сотрудники Университета имени Т. Г. Масарика, заявили о разработке нового метода получения графена. Экстремально тонкая углеродная модификация относится к числу самых прочных из ныне известных в мире материалов. До сих пор получение графена было дорогостоящим процессом и весьма далеким от экологичного. Чешские разработчики задались целью найти способ перспективный материал от этих нежелательных характеристик.

Dana Němečková, Pavel Pazdera и Richard Ševčík, фото: Ivana Puškarová
«Чтобы получить графен по нашей методике необходим микроволновой источник – достаточно иметь обыкновенную бытовую микроволновку. Исходный материал мы также подвергаем процессу окисления, применяя самые простые химикалии, которые можно запросто купить в хозяйственном магазине. Наш способ получения графена весьма прост. Я удивляюсь, что до сих пор он никому в голову еще не пришел», – комментирует разработчик нового метода Павел Паздера, сотрудник Химического отделения Природоведческого факультета. Над разработкой простого и экологичного способа получения графена со своей группой он трудится уже несколько лет.

Первую патентную заявку, касающуюся графена, группа разработчиков Павла Паздеры подала в конце 2016 года: «Предложенная нами методика еще не была экологически чистой. Однако нам удалось ее усовершенствовать. Потом мы разработали второй и третий уникальный способ получения графена. Эти методики мы уже в патентное бюро не отправляли – чтобы у нас их никто не украл».

Информация об особенностях нового метода хранится учеными Университета имени Т. Г. Масарика в Брно в строжайшем секрете. Точный «рецепт» получения вещества известен лишь трем сотрудникам. Кроме Павла Паздеры его знают еще два члена группы – Рихард Шевчик и Дана Немечкова.

«Наш метод гораздо безвредней для природы, чем иные. Вдобавок, она очень простая. Ей может воспользоваться даже человек, который не очень-то в этом разбирается», – говорит Дана Немечкова.

«Аппаратура, которую мы используем, относятся к категории обыкновенных простых лабораторных приборов. В нашем случае нет необходимости приобретать дорогущее, стоимостью в несколько миллионов, оборудование. Отпадает также необходимость ликвидации опасных отходов. Все это отражается и на финальной цене нашего графена, которая значительно ниже», – подчеркивает Рихард Шевчик.

В промышленности графен может использоваться в оборудовании для очистки воды, для получения более прочного бетона или создания аккумуляторов с большей емкостью.

Графен и наномагниты

Иллюстративное фото: Creative Commons Attribution 3.0 Unported, Alexander Aius
С использованием графена, например, ученые Университета имени Ф. Палацкого в городе Оломоуц создали самый миниатюрный в мире металлический магнит, о чем было заявлено в 2016 году.

В лабораториях университета разработчики уже доказали возможность использования нового наномагнитного материала в медицинской диагностике. Самые маленькие магниты помогут также при очистке воды, в создании новых видов электроники, магнитооптических и магнитоэлектронных приложений.

Новый магнитный материал удалось создать, соединив наночастицы железа, никеля или кобальта с химически модифицированным графеном - двумерной аллотропной модификацией углерода, образованной слоем атомов углерода толщиной в один атом.

«Такие металлические магниты имеют размеры от 3 до 5 нанометров. Возможность их получения научным сообществом была предсказана, но реализовать идею до сих пор еще никому не удавалось. Наночастицы такого рода на воздухе неустойчивы, они просто сгорают. Суть нашей работы заключается в том, что мы смогли воспользоваться материалом, отмеченным в 2010 году Нобелевской премией – графеном, и навязать на него наши маленькие магниты», - комментирует Радек Зборжил, руководитель группы, реализующей в Университете имени Палацкого в городе Оломоуц уникальный проект.

Размеры новых наномагнитов в тысячу раз меньше, чем толщина человеческого волоса.

- «Графен уже сегодня находит применение в ряде технологических разработок. Если же ему еще придать и химическое качество, то он сможет работать в качестве «капкана» для ультрамалых магнитов».

Иллюстративное фото: TechGig
Новые металлические наномагниты, как было учеными доказано на практике, в ощутимо большей степени, чем ранее использовавшиеся, реагируют на внешнее магнитное поле. Данное качество позволяет их использовать в магнитно-резонансной диагностике.

«Данные частицы отличаются так называемым суперпарамагнетизмом, что позволяет создавать контрастные вещества с более хорошими параметрами. Мы это доказали и на мышах, а ныне ведем доработку материала.

То, что нам удалось в графеновые листы внедрить ультрамалые магниты, позволяет манипулировать с графеном при помощи внешнего магнитного поля. Его можно держать под контролем и транспортировать туда, куда необходимо.

В качестве сферы использования напрашивается электроника. Можно также найти применение при осуществлении разных процессов магнитного сепарирования, например, в биохимической или пищевой промышленности. Возможно, например, сепарировать и транспортировать под воздействием магнитного поля протеины или ДНК. В перспективе открываются возможности использования графеновых наномагнитов для целенаправленной доставки лекарства в организме. Наш материал имеет огромную поверхность, на которую можно навязать разные биомолекулы», - подчеркивает Радек Зборжил, руководитель группы разработчиков, синтезировавших и ныне совершенствующих уникальные наномагниты.