popularyzatorski opis rezultatów projektu
Transkrypt
popularyzatorski opis rezultatów projektu
Nr wniosku: 221612, nr raportu: 14194. Kierownik (z rap.): dr Wiktor Eligiusz Lewandowski 1. NAJWAŻNIEJSZE ZREALIZOWANE ZADANIA/ PODJ ĘTE DZIAŁANIA W niniejszym projekcie skupiliśmy się na wykorzystaniu podejścia chemicznego do uzyskania „grafenu” udekorowanego drobinami metali (nanocząstkami). Droga syntezy rozpoczyna się od utlenienia grafitu do tlenku grafenu, a następnie za pomocą odpowiedniej reakcji wprowadzamy na powierzchnię węgla grupy kotwiczące (karboksylowe) dla nanocząstek (posiadających wolne grupy aminowe) z jednoczesną redukcją tlenku grafenu do zredukowanego tlenku grafenu („grafenu”). Najważniejsze osiągniecia niniejszego projektu: 1. opracowanie szybkiej i taniej metody określenia jakości tlenku grafenu (Ryc. 1A) za pomocą efektu ciekłokrystalicznego - do oceny wystarczy ekran komputera oraz polaryzator 2. opracowanie sposobu przyłączania drobin metalu do powierzchni „grafenu” w sposób umożliwiający np. kontrolę gęstości rozłożenia nanocząstek (Ryc. 1 B, C) 3. wykorzystanie elipsometrii, czyli zaawansowanej techniki optycznej do określenia właściwości optycznych drobin srebra ułożonych w uporządkowany sposób (na podstawie tych badań przygotowano publikację w prestiżowym czasopiśmie Nature communications). Ryc. 1. A. Test „jakości” tlenku grafenu. B, C) zdjęcie „grafenu” udekorowanego drobinami złota o różnej gęstości pokrycia powierzchni. 2. ZNACZENIE PROJEKTU Czy jest możliwe wyprodukowanie materiału tak wytrzymałego, że zrobiona z niego kamizelka kuloodporna byłaby grubości kartki papieru? Albo wyprodukowanie giętkich, trwałych wyświetlaczy telefonicznych? Dzięki niedawno odkrytej formie węgla, grafenowi, jest to osiągalne. Dla hybrydowych struktury złożonych ze redukowanego tlenku grafenu i nanocząstek metali przewiduje się rynek sprzedaży o wartości setek milionów dolarów, z licznymi zastosowaniami w chemii analitycznej, wyświetlaczach, katalizatorach, biosensorach i wielu innych aplikacjach. Jednym z wyzwań stojących na drodze do skutecznego wprowadzenia wymienionych (i wielu innych) rozwiązań w przemyśle jest opracowanie wydajnej metody syntezy materiałów łączących grafen z innymi strukturami, ze szczególnym uwzględnieniem materiałów typu grafen/nanocząstki. Materiały tego typu powinny charakteryzować się trwałością i możliwością adaptacji architektury do potrzeb konkretnych aplikacji. Niniejszy projekt dostarcza technologię do wytwarzania zredukowanego tlenku grafenu „udekorowanego” nanocząstkami metali w sposób kontrolowany. Opracowana metoda jest uniwersalna dal wielu typów nanocząstek, a zatem powinna znaleźć szerokie zastosowanie. Odkryliśmy także niebanalne właściwości optyczne zorganizowanych układów drobin metali otwierając drogę do nowej klasy materiałów o potencjalnych zastosowaniach w budowie superszybkich komputerów optycznych. 1