استفاده از گرافن برقی به عنوان حشره‌کش

یک مورد دیگر به قابلیت‌های رو به رشد گرافن اضافه شد و می‌توان با آن یک حشره‌کش ساخت.

به نقل از پایگاه نیواطلس، فهرست بلند قابلیت‌های متنوع “گرافن” با به کارگیری این ماده برای ساخت از بین برنده میکروب حشرات توسط محققان دانشگاه رایس (Rice University) امروز کمی بلندتر شد. نوعی از ماده که گرافن تحریک شده با لیزر(Laser-induced graphene) و به اختصار “LIG” نامیده می‌شود اخیرا به عنوان ماده‌ای آنتی باکتریال کشف شد و تیم تحقیقاتی متوجه شد که با افزودن چند ولت جریان برق می‌توان این قابلیت را به طور قابل توجهی بالا برد.

گرافن (Graphene) نام یکی از آلوتروپ‌های کربن است که علی‌رغم تشابه بسیار زیاد نباید با گرافین(Graphine) اشتباه گرفته شود.

این تیم تحقیقاتی توسط پروفسور جیمز تور رهبری می‌شود که اولین “LIG” را در سال 2014 با تابش یک پرتو لیزر به یک ورقه از پولیمید (Polyimide) ساختند. تابش لیزر به این ماده موجب تبدیل آن به یک فوم گرافن پر از منفذ می‌گردد که محققان دریافتند این فوم می‌تواند برای جلوگیری از رشد میکروب‌ها در سطح آن موثر واقع شود.

پروفسور تور گفت: این شکل از گرافن در مقابل تشکیل بیوفیلم بسیار مقاوم است، که آن را برای استفاده در گلخانه‌ها، حفاری نفت و بیمارستان‌ها می‌توان به کار گرفت. همچنین می‌توان از این ماده در فعالیت‌هایی همچون لوله‌گذاری در اعماق اقیانوس به دلیل حساسیت در رسوب استفاده کرد، چرا که این ماده باعث می‌شود لوله‌ها دچار رسوب نشوند.

بیوفیلم یا زیست لایه، اجتماعی از سلول‌های میکروارگانیسمی است که به یک سطح متصل شده‌اند و توسط مواد پلیمری خارج سلولی پوشیده شده‌اند.

وی افزود: هنگامی که جریان برق به این ماده متصل شود کیفیت آنتی باکتریال آن به مراتب بالاتر می‌رود.

محققان قابلیت میکروب‌زدایی “LIG” را بدین صورت آزمایش کردند که با تاباندن لیزر به نیمی از یک صفحه پولیمید آن را به LIG تبدیل کردند، سپس صفحه را به حشراتی که مملو از باکتری و میکروب هستند، آغشته کردند و جریان برق را متصل کردند.

در ولتاژ 1.1 حشرات به سمت قطب مثبت LIG حرکت کردند، درست مثل یک حشره‌کش.

در ولتاژ 1.5 حشراتی که با LIG برخورد کردند در عرض 30 ثانیه نابود شدند.

و اما زمانی که جریان تا 2.5 ولت افزایش یافت، تنها یک ثانیه طول کشید تا حشرات تقریبا به طور کامل از بین بروند و به خاطر خاصیت ضدرسوبی LIG باکتری‌ها و حشرات کشته شده روی سطح انباشته نشدند و هیچ اثری از آنها باقی نماند.

در مرحله بعد محققان این ماده را به عنوان روشی برای تصفیه آب امتحان کردند. آنها الکترودهای LIG را در مقداری از آب فاضلاب قرار دادند. 99.9 درصد از باکتری‌ها و میکروب‌ها و حشرات موجود در فاضلاب با ولتاژ 2.5 پس از 9 ساعت از بین رفتند بدون این که اثر خاصی از آنها بر جا مانده باشد.

دانشمندان نمی‌دانند که دقیقا چه چیزی باکتری‌ها را از بین می‌برد! اما سناریویی که باعث ایجاد این روند می‌شود به نظرشان بسیار مخوف است.

ابتدا لبه‌های تیز گرافن غشای سلولی باکتری‌ها را می‌شکافد، سپس جریان برق آن‌ها می‌کشد و هر موجود زنده دیگری را به سرعت توسط آب اکسیژنه (Hydrogen peroxide) مسموم می‌کند و این روند موجب از بین رفتن میکروب‌ها و باکتری‌ها می‌شود.

این پژوهش در مجله ACS (Applied Materials and Interfaces) منتشر شده است.