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pte20190712002 Forschung/Technologie, Produkte/Innovationen

Bakterien helfen bei der Graphen-Produktion

Große Mengen in hoher Qualität und sehr kurzer Zeit verfügbar


In vier Schritten vom Graphenoxid (li.) zum Graphen (Foto: Benjamin Lehner/TUD)
In vier Schritten vom Graphenoxid (li.) zum Graphen (Foto: Benjamin Lehner/TUD)

Rochester/Delft (pte002/12.07.2019/06:05) - Forscher an der University of Rochester http://rochester.edu und an der Technischen Universität Delft http://tudelft.nl haben eine neue Methode entwickelt, mit der sich Graphen praktisch über Nacht in großen Mengen herstellen lässt. Anne Meyer, Biologieprofessorin in Rochester, setzt dabei auf etwas, das ihr beruflich besonders liegt: Auf Bakterien, genauer gesagt, auf Mikroorganismen der Gattung Shewanella.

Meyer und ihr Team starteten ihr Experiment mit einer Phiole voller Graphitpulver, wie es als Mine in Bleistiften verwendet wird. Sie wandelten die Partikel in Graphenoxid um und vermischten sie in einem Becher mit den Mikroorganismen. Den Becher ließen sie über Nacht stehen. Am nächsten Morgen war er voller Graphen.

Bakterien machen sich über Sauerstoff her

Um normalerweise Alltagsgegenstände aus Graphen herzustellen, dem festesten Material der Welt, das zudem elektrisch leitfähig ist, braucht man davon große Mengen. Die heute eingesetzten Produktionstechniken sind laut den Forschern zu langsam und das Graphen, das auf diese Weise erzeugt wird, ist oft zu dick und weist Fehlstellen auf. Die neue Methode soll einfacher und effektiver sein.

"Graphenoxid lässt sich leicht herstellen", sagt Meyer. Wegen der Sauerstoffgruppen, die es enthält, sei es allerdings wenig leitfähig, für elektronische Anwendungen also ungeeignet. "Die Bakterien entfernen die meisten Sauerstoffgruppen und verwandeln das Material so in leitfähiges Graphen." Dieses Material sei dünner und fester als Graphen, das auf chemischem Weg hergestellt wird, meint die Biologin. Das prädestiniere das Material für die Herstellung von Biosensoren auf der Basis von Feldeffekt-Transistoren.

Unsichtbare Drähte enteisen Windschutzscheiben

Feldeffekt-Transistoren spüren blitzschnell Biomoleküle auf und können genutzt werden, um den Glukosespiegel von Diabetikern zu überwachen."Wenn sich an die Oberfläche der Feldeffekt-Transistoren Biomoleküle anschmiegen, verändert sich die Leitfähigkeit und es entsteht ein Signal, dass die Anwesenheit von Zucker meldet", so Meyer. Die im Graphen zurückgebliebenen wenigen Sauerstoffgruppen sorgten für die Bindung von Biomolekülen, die jeweils von Interesse sind, Zucker beispielsweise.

Meyer kann sich eine Reihe von weiteren Anwendungen für das so entstandene Graphen vorstellen, etwa die Herstellung von extrem dünnen und damit unsichtbaren Drähten, die Windschutzscheiben erwärmen und so von Eis befreien. Graphen könnte auch genutzt werden, um elektrisch leitfähige Tinten zum Drucken von Schaltkreisen und elektronischen Bauteilen herzustellen. Das gelinge selbst auf ungewöhnlichen Unterlagen, etwa auf Papier oder Stoff.

(Ende)
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