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