Los científicos de la Universidad de Rice que introdujeron el grafeno inducido por láser LIG han mejorado su técnica para producir lo que podría convertirse en una nueva clase de electrónica comestible.
El laboratorio de Rice del químico James Tour, que una vez convirtió las galletas Girl Scout en grafeno, está investigando formas de escribir patrones de grafeno en los alimentos y otros materiales para incorporar rápidamente etiquetas y sensores de identificación conductivos en los productos mismos.
"Esto no es tinta", dijo Tour. "Esto es tomar el material en sí mismo y convertirlo en grafeno".
El proceso es una extensión de la afirmación del laboratorio Tour de que cualquier cosa con el contenido de carbono adecuado puede convertirse en grafeno. En los últimos años, el laboratorio ha desarrollado y ampliado su método para hacer espuma de grafeno mediante el uso de un láser comercial para transformar elcapa superior de una película de polímero económica.
La espuma consiste en escamas microscópicas reticuladas de grafeno, la forma bidimensional de carbono. LIG puede escribirse en materiales objetivo en patrones y usarse como un supercondensador, un electrocatalizador para celdas de combustible, identificación por radiofrecuencia RFID antenas y sensores biológicos, entre otras aplicaciones potenciales.
El nuevo trabajo publicado en la revista American Chemical Society ACS Nano demostró que el grafeno inducido por láser puede quemarse en papel, cartón, tela, carbón y ciertos alimentos, incluso tostadas.
"Muy a menudo, no vemos la ventaja de algo hasta que lo ponemos a disposición", dijo Tour. "Quizás todos los alimentos tengan una pequeña etiqueta RFID que le brinde información sobre dónde ha estado, cuánto tiempo ha estado almacenado,su país y ciudad de origen y el camino que tomó para llegar a su mesa ".
Dijo que las etiquetas LIG también podrían ser sensores que detectan E. coli u otros microorganismos en los alimentos. "Podrían encenderse y darle una señal de que no quiere comer esto", dijo Tour. "Todo eso podría sercolocado no en una etiqueta separada en la comida, sino en la comida misma "
Múltiples pases láser con un haz desenfocado permitieron a los investigadores escribir patrones LIG en tela, papel, papas, cáscaras de coco y corcho, así como tostadas. El pan se tuesta primero para "carbonizar" la superficie. El proceso ocurreen aire a temperatura ambiente.
"En algunos casos, el láser múltiple crea una reacción de dos pasos", dijo Tour. "Primero, el láser convierte fototérmicamente la superficie objetivo en carbono amorfo. Luego, en los pases posteriores del láser, la absorción selectiva de la luz infrarroja convierte elcarbono amorfo en LIG. Descubrimos que la longitud de onda claramente importa "
Los investigadores recurrieron al láser múltiple y al desenfoque cuando descubrieron que simplemente aumentar la potencia del láser no mejoraba el grafeno en un coco u otros materiales orgánicos. Pero ajustar el proceso les permitió hacer un micro supercondensador en forma deArroz "R" en su piel de coco dos veces azotada.
Desenfocar el láser aceleró el proceso para muchos materiales, ya que el haz más ancho permitió que cada punto en un objetivo se extendiera muchas veces en un solo escaneo de trama. Eso también permitió un control fino sobre el producto, dijo Tour. El desenfoque les permitió girarpolieterimida previamente inadecuada en LIG.
"También descubrimos que podíamos tomar pan, papel o tela y agregarles retardante de fuego para promover la formación de carbono amorfo", dijo el estudiante graduado de Rice, Yieu Chyan, co-autor principal del artículo. "Ahora podemostomar todos estos materiales y convertirlos directamente en aire sin requerir una caja de atmósfera controlada o métodos más complicados ".
El elemento común de todos los materiales seleccionados parece ser la lignina, dijo Tour. Un estudio anterior se basó en la lignina, un polímero orgánico complejo que forma paredes celulares rígidas, como precursor de carbono para quemar LIG en madera secada al horno.las cáscaras de coco y las cáscaras de papa tienen un contenido de lignina aún mayor, lo que hizo que sea más fácil convertirlas en grafeno.
Tour dijo que la electrónica flexible y portátil puede ser un mercado temprano para la técnica. "Esto tiene aplicaciones para colocar rastros conductivos en la ropa, ya sea que desee calentar la ropa o agregar un sensor o patrón conductivo", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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