‘Interactionele vingerafdrukken’ bieden snellere, goedkopere kwaliteitsregeling voor grafeenoxide

Wetenschappers hebben een nieuwe manier gecreëerd om grafeenoxide (GO) goedkoper en sneller dan ooit tevoren te karakteriseren, waardoor de opkomende technologie uit het lab en op de markt wordt geholpen.

Onderzoekers van King’s College London hebben een “interactionele vingerafdrukken” -methode ontworpen die een unieke identiteit van individuele monsters creëert. Door het gevoel van smaak en geur van mensen na te bootsen, kan de methode een kwalitatieve momentopname van het materiaal creëren zonder te vertrouwen op ontoegankelijke goudstandaard meetmachines bemand door teams van specialisten.

Door een snellere en goedkopere manier te beloven om kwaliteitscontrole voor grafeenoxide te bieden, hopen de wetenschappers barrières weg te nemen voor het exploiteren van het materiaal, waarbij de vooruitgang in duurzame elektronica en schonere batterijtechnologie ontketent.

Sinds de in Manchester gevestigde onderzoekers in 2010 de Nobelprijs voor natuurkunde wonnen voor het produceren van grafeen, is de interesse in op grafeen gebaseerde materialen aanzienlijk geweest. Hun lichtgewicht, sterkte en geleidbaarheid hebben ertoe geleid dat het Graphene Engineering Innovation Center en het National Graphene Institute £ 180 miljoen investeren om efficiënte batterijen, body pantser en andere producten te produceren met GO en gerelateerde materialen.

Hoewel het potentieel van grafeen en GO geweldig is, is de voortgang die het materiaal buiten het laboratorium implementeert beperkt. A Artikel 2018 benadrukte een onbetrouwbaar aanbod van in de handel verkrijgbare grafeen en de onbetrouwbare testomstandigheden die als primaire oorzaak zijn gemaakt, en concluderend: “Producenten zijn labeling van zwarte poeders als grafeen en verkopen voor topdollar.”

Voor Go kan de introductie van verschillende soorten zuurstof in vlokken met één atoom grafeen nog variabeler maken, waarbij hetzelfde team van onderzoekers beweert dat slechts een klein deel van het materiaal “Lever (en) ongeveer wat ze op het etiket of de brochure weergeven. “

Gevestigde methoden om deze materialen te karakteriseren bestaan, maar elke steekproef kost tot £ 5.000 om te analyseren in een proces dat teams van specialisten per maand kan nemen. Deze gouden standaardmetingen zijn ook voor velen ontoegankelijk voor veel onderzoek en industrie, met veel van de machines die nodig zijn om ze onbetaalbaar te maken en niet op grote schaal beschikbaar.

Het nieuwe werk maakt gebruik van een eerste moleculair sonderingapparaat in zijn soort om Go in een fractie van de tijd en kosten te karakteriseren, waardoor wetenschappers hun onderzoek buiten het laboratorium kunnen versnellen.

Hoofdauteur, Dr. Andrew Surman, senior docent chemie aan King’s College London, legt uit: “Graphene Oxide is echt veelbelovend. Maar als we goede vooruitgang boeken, moeten we bevestigen dat een nieuwe batch zoals de laatste is. Als uw voorraad niet vaak filgisch is – en kan dat niet vaak schendbaar zijn.

“Onze aanpak zou onderzoekers en materiaalproducenten in staat moeten stellen om binnen een paar uur een test uit te voeren, met behulp van goedkope tools waar ze waarschijnlijk al toegang toe hebben, om snel hun monsters te besturen waar ze werken. Door teams te helpen bij het oplossen van variatie in hun aanbod, helpt het ervoor te zorgen dat waarmee ze werken op de hoogte is, ze vrijmaken voor de belangrijke business van innovatie in de volgende generatie technologie.”

Hun methode, gepubliceerd in de Journal of the American Chemical Societymengt kleine monsters van GO -verspreid in water met een reeks moleculaire sondes die fluoresceren totdat ze interageren met het oppervlak van het materiaal.

Omdat deze moleculen zijn afgestemd om gevoelig te zijn voor gewenste kwaliteiten in het materiaal, zoals zuurstofniveau en grafeenvlokgrootte, kan het patroon van fluorescentieveranderingen over het materiaal worden toegewezen door wiskundige methoden om een “interactieve vingerafdruk” te bieden. Deze karakteriserende momentopname kan vervolgens worden gebruikt om verschillende soorten GO te onderscheiden, zoals die die mogelijk een laag zuurstofgehalte hebben.

Aangezien het apparaat materieel agnostisch is, hopen de auteurs dat hun sondemethode kan worden toegepast op andere geavanceerde materialen zoals borofeen om de overgang uit het lab en naar de markt te vergemakkelijken.