Познатиот американски пронаоѓач Томас Алва Едисон додека работел на концептот на првата комерцијална електрична светилка, можеби ненамерно произвел графен уште во 1879 година - дводимензионален јаглероден материјал, со дебелина од еден атом, за чија успешна изолација беше доделена Нобеловата награда за физика во 2010 година. Графенот сега е клучен во производството на полуспроводници и модерни технологии поради неговата исклучителна цврстина и спроводливост, а се верува дека сите негови предности сè уште не се комерцијално искористени.
Несакан ефект од загревањето
Откритието дека Едисон можеби несвесно го синтетизирал во својата лабораторија го објави истражувачкиот тим на Џејмс Тур од лабораторијата на Универзитетот „Рајс“. Тие дошле до ова изненадувачко откритие анализирајќи ги експериментите на познатиот иноватор низ призмата на модерната наука. Тие истакнуваат дека методот со кој Едисон генерирал светлина е всушност рана форма на она што сега се нарекува „флеш џул хитинг“ (ултрабрзо пулсирано загревање на материјал во рок од неколку милисекунди).
Со пуштање на напон низ јаглероден филамент, како оној направен од јапонскиот бамбус што го користел Едисон, материјалот брзо се загревал до температури помеѓу 2.000 и 3.000 степени Целзиусови. Ова се условите потребни за трансформирање на обичниот јаглерод, во специфичен вид материјал познат како турбостратичен графен.
Реплицирање на историски експеримент
Главниот автор на студијата, Лукас Еди, го повторил експериментот на Едисон користејќи автентични цртежи од неговиот патент од 1879 година. Откако ги барал оригиналните материјали, Еди успеал да набави светилки во Њујорк со филаменти направени од јапонски бамбус, чиј дијаметар бил речиси идентичен со оние што ги користел Едисон. Со поврзување на светилката со извор на енергија од 110 волти за само 20 секунди, истражувачите го активирале процесот на трансформација на материјалот.
Визуелна инспекција под оптички микроскоп открила дека темносивиот јаглероден филамент станал „сјајно сребрен“. За да ја одредат супстанцијата, научниците користеле Раманова спектроскопија, метод развиен во 30-тите години кој користи ласери за читање на атомскиот состав на материјата. Анализата го потврдила она на што се надевале – делови од филаментот се трансформирале во претходно споменатиот турбостратичен графен.
Ова е специфична структурна варијанта на графен, во која атомските слоеви се наредени еден врз друг, без строг ред или усогласување. Типично се формира со процес на пулсирано загревање, кога јаглеродните атоми немаат доволно време да се „постават“ во совршен ред, туку брзо се „замрзнуваат“ во оваа малку неуредна, но високо функционална состојба.
Графен или графит?
Иако резултатите од експериментот за репликација се неоспорни, истражувачите нагласуваат дека е невозможно со сигурност да се знае што се случило во оригиналните тестови на Едисон. Проблемот лежи во времетраењето на процесот – додека Еди го загревал филаментот само 20 секунди за да го изолира графенот, светилките на Едисон работеле со часови за време на тестовите. Експертите објаснуваат дека графенот, поради продолжено изложување на високи температури, веројатно потоа би се претворил во обичен графит.
Сепак, професорот Џејмс Тур ја истакнува важноста на ова откритие како инспирација за преиспитување на историските експерименти со современи алатки. Според него, ова истражување отвора прашања за тоа кои други научни тајни се скриени во делата на технолошките пионери.
Извор: bug.hr
Фото: Instagram screenshot