未来的电脑将使用细菌制造

时间:2019-07-26 来源:www.academicocidadedutra.com

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为了创造新的和更有效的计算机,医疗设备和其他先进技术,研究人员正在转向由异常材料:在原子或分子尺度上操纵的材料,这些材料具有独特的性质。

石墨烯是一种仅与一个原子一样薄的碳薄片。由于其导电能力及其非凡的机械强度和柔韧性,石墨烯是一种体积纳米材料。然而,在日常应用中使用石墨烯的主要障碍之一是石墨烯的大规模生产,同时仍保持其惊人的性能。

在《ChemOpen》杂志上发表的一篇论文中,Anne S. Meyer是罗切斯特大学生物学副教授,她和她在荷兰代尔夫特理工大学的同事描述了克服这一障碍的方法。研究人员概述了他们使用新技术生产石墨烯材料的方法。将氧化石墨与细菌混合。与化学方法相比,它们的方法是一种更经济,省时,环保的石墨烯材料生产方法,并可能导致创新的计算机技术和医疗设备的诞生。

石墨烯是用普通铅笔中的石墨提取的。石墨烯只有一个原子厚度,是研究人员已知的最薄但最强的二维材料。英国曼彻斯特大学的科学家们因发现石墨烯而获得2010年诺贝尔物理学奖;然而,他们用胶带制造石墨烯的方法仅产生少量材料。

“对于实际应用,你需要很多,”迈耶说。 “如此大量的石墨烯的生产是一项挑战,通常会导致更厚的石墨烯和更低的纯度。这是我们的工作发挥作用的地方。“

为了生产更多的石墨烯材料,迈耶和她的同事们开始使用一小瓶石墨。他们剥离石墨层(剥离材料层)以形成氧化石墨烯(氧化石墨烯),然后将其与Shivanella细菌混合。他们允许一个细菌和前体的烧杯放置过夜,在此期间细菌将氧化石墨烯还原为石墨烯材料。

Meyer说:“氧化石墨烯易于生产,但由于其中的所有氧气,其电导率不是很高。” “细菌可以去除大部分氧气并将其转化为导电材料。” >

尽管由细菌产生的石墨烯材料是导电的,但它也比化学产生的石墨烯更薄且更稳定。此外,它可以存储更长的时间,使其成为各种应用的理想选择,包括场效应晶体管(FET)生物传感器和导电油墨。胎儿生物传感器是检测生物分子的装置,并且可以用于执行例如糖尿病患者的实时血糖监测。

“当生物分子与设备结合时,它们会改变表面的电容电抗并发出分子的信号,”迈耶说。 “要成为一个好的FET生物传感器,你需要一种高导电材料,但你也可以修改它以与特定分子结合。”氧化石墨烯是一种理想的材料,因为它重量轻。它具有良好的导电性,但通常仅保留少量氧,可用于结合目标分子。

由这种细菌产生的石墨烯材料也可以用作导电油墨的基础,其可以用于制造更快,更有效的计算机键盘,电路板或用于解冻汽车挡风玻璃的小线。 Meyer说,与传统技术相比,使用导电油墨是一种“更容易,更经济的生产电路的方式”。导电油墨也可用于在非传统材料(如织物或纸张)上制作电路。

Meyer说:“我们的细菌产生的石墨烯材料将更适合产品开发。” “我们甚至可以开发'细菌光刻技术'来制造仅有一面的石墨烯材料,这可以产生新的类型,开发先进的纳米复合材料。”

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