Anglies dioksidas dažniausiai minimas neigiamame kontekste ir laikomas pagrindiniu klimato kaitą sukeliančiu teršalu. Vis dažniau pasigirsta kalbų, kad jau reikia ne tik drastiškai mažinti į atmosferą išmetamų šių teršalų kiekį, bet ir pradėti juos iš tos pačios atmosferos rinkti. Tad Karlsruhe’ės technologijų instituto (KIT, Vokietija) mokslininkų sukurtas paprastas būdas, leidžiantis šias dujas paversti „stebuklingų“ savybių turinčiu grafenu, gali leisti vienu metu „nušauti kelis zuikius“.
Grafenas iš esmės yra tik dvimatė anglies atomų medžiaga, pasižyminti tokiomis puikiomis savybėmis, kaip superlaidumas, lankstumas, stiprumas. Tačiau – bėda ta, kad grafeno gamyba vis dar yra sudėtingas ir, kaip galima įtarti – brangus procesas.
KIT tyrėjai grafeno gamybos metu panaudoja anglies dioksido dujas © KIT
Bet pastaraisiais metais mokslininkai vis sugalvoja naujų būdų, kaip pasigaminti grafeno. Lazeriais jie grafeną gamino iš medžio ar net maisto, o chemikai grafenu pavertė sojos pupeles ar eukalipto lapus.
Visgi, tokie metodai kol kas yra daugiau egzotika ir labiausiai paplitęs grafeno gamybos būdas yra cheminis garų nusodinimas (CVD).
Šiuo metodu anglies šaltinis, dažniausiai metano dujos, yra leidžiamos į kamerą drauge su kitomis dujomis, o plonas medžiagos gabalėlis veikia kaip katalizatorius ir substratas. Kameroje esančios dujos chemiškai reaguoja su ta medžiaga ir suformuoja ploną grafeno sluoksnį.
KIT mokslininkų technika veikia tokiu pačiu principu, tik skirtumas tas, kad kaip anglies šaltinį jie naudoja anglies dioksidą. Tad vienu metu šios kenksmingos dujos yra pašalinamos iš atmosferos ir panaudojamos grafeno gamybai.
Šio proceso metu CO₂ ir vandenilio dujos užpildo kamerą, o joje esantis katalizatorius ir substratas yra pagaminti iš vario ir paladžio. Visas procesas vyksta esant įprastam atmosferos slėgiui ir aukštai temperatūrai – iki 1000 °C.
„Jei metalo paviršius turi tinkamą vario ir paladžio santykį, anglies dioksido konversiją į grafeną vyksta tiesiogiai – paprastu, vienos pakopos procesu“, – sako šio tyrimo vadovas Mario Ruben’as.
KIT tyrėjų komanda įrodė, kad jų technika veikia netgi tada, kai bandoma pagaminti kelių sluoksnių grafeną. Kitas tyrėjų tikslas yra taip pagamintą grafeną panaudoti elektronikos komponentų gamyboje.
Plačiau su tyrimo rezultatais galite susipažinti moksliniame žurnale „ChemSusChem“.
