Химици от университета Райс възпроизвеждат основополагащ експеримент на Томас Едисон и откриват изненадващ страничен продукт.
Графенът е най-тънкият материал, известен досега, съставен от един слой въглеродни атоми, подредени в шестоъгълна решетка. Тази структура му придава много необичайни свойства, заради които този материал е многообещаващ за разнообразни приложения в реалния свят: батерии, суперкондензатори, антени, водни филтри, транзистори, слънчеви клетки и сензорни екрани, това са само някои от тях.
Физиците, които първи синтезират графен в лабораторни условия, получават Нобеловата награда за физика за 2010 г. Но изобретателят от 19-ти век Томас Едисон може несъзнателно да е създал графен като страничен продукт от първоначалните си експерименти с лампи с нажежаема жичка повече от век по-рано, твърди нова статия, публикувана в списание ACS Nano.
"Да възпроизведем това, което Томас Едисон е направил, с инструментите и знанията, които имаме сега, е много вълнуващо", разказва съавторът Джеймс Тур (James Tour), химик в университета Райс. "Откритието, че той е могъл да произведе графен, вдъхва любопитство относно другата информация, скрита в експериментите от миналото. Какви въпроси биха задали нашите научни предци, ако можеха да се присъединят към нас в лабораторията днес? На какви въпроси можем да отговорим, когато преразгледаме работата им през съвременна призма?“
Едисон не е изобретил концепцията за лампите с нажежаема жичка - имало е вече няколко версии, предшестващи неговите усилия. Те обаче обикновено не са траели дълго и са изисквали силен електрически ток, така че не са били добре пригодени за визията на Едисон за мащабна комерсиализация. Той експериментира с различни материали за нишки, започвайки с карбонизиран картон и компресирана сажди. Те също са изгаряли бързо, както и нишките, направени от различни треви и тръстика, като коноп и палмови влакна. В крайна сметка Едисон открива, че карбонизираният бамбук е най-добрата нишка, с живот над 1200 часа, използвайки източник на захранване от 110 волта.
Лукас Еди (Lucas Eddy), докторантът на Тур в Райс, се опитвал да намери начини за масово производство на графен, използвайки най-малкото и най-лесното оборудване, с което можел да се справи, с материали, които били едновременно евтини и леснодостъпни. Той обмислял варианти като електродъгови заваръчни апарати и природни явления като мълнии, удрящи дървета – и двете признава, че са "пълни задънени улици". Еди решава, че електрическата крушка на Едисон би била идеална, тъй като за разлика от други ранни електрически крушки, версията на Едисон успявала да постигне критичните температури от 2000 градуса по Целзий, необходими за светкавично джаулево нагряване – най-добрият метод за производство на така наречения турбостратен графен.
Магия в Менло Парк
Томас Алва Едисон с електрическа крушка от 1883 г.
Патент на Едисон в САЩ № 223898: Електрическа лампа, издаден на 27 януари 1880 г. Кредит: Public domain
Освен това, Еди имал достъп до оригиналния патент на Едисон от 1879 г., описващ процеса на изобретението. Еди пресъздал експеримента на Едисон, като прикрепил електрически крушки към източник на захранване от 110 волта и го включвал за по 20 секунди, за да нагрее бързо материала на основата на въглерод до температура между 2000 и 3000 градуса по Целзий. (Ако го включите за по-дълго, ще получите графит, а не графен.) След това той изследвал резултатите с помощта на модерен оптичен микроскоп.
Първият му опит не се получил, защото крушките, които купил, се оказали, че използват волфрамови, а не въглеродни нишки. "Не можеш да заблудиш химик", казва Еди. "Но най-накрая намерих малък магазин за произведения на изкуството в Ню Йорк, който продавал ръчно изработени крушки тип Едисон."
Тези ръчно изработени крушки използвали бамбукови нишки, с диаметър само 5 микрометра по-голям от оригиналните нишки на Едисон.
TEM изображение на сурова въглеродна нишка преди и след джаулево нагряване. В (B) се наблюдават отчетливи графенови слоеве във нишката, сред някои области от непреобразуван аморфен въглерод. Кредит: Lucas Eddy et al., 2026
Този път Еди забелязва, че въглеродната нишка се е превърнала в "лъскаво сребро". Раманова спектроскопия разкрива, че части от нишката са се превърнали в турбостратен графен. Екипът също така направил снимки преди и след, използвайки трансмисионна електронна микроскопия . Еди и неговите съавтори признават, че това не е окончателно доказателство, че Едисон е произвеждал графен.
Изобретателят не е имал средства да го открие, дори и да е знаел, че такъв материал съществува. И дори ако някой анализира оригиналната крушка на Едисон, всеки графен отдавна щеше да се е превърнал в графит.
Авторите заключават, отбелязвайки изследователския потенциал на преразглеждането на други ранни технологии, използващи инструментите на съвременната материалознание, като вакуумни тръби, дъгови лампи и ранни рентгенови тръби. Те също може случайно да са произвели необичайни материали или реакции, които не са били анализирани или дори забелязани по онова време.
"Иновациите могат да възникнат от преосмислянето на миналото с нови инструменти и нови въпроси", пишат те. "В случая с "графена на Едисон", едно 140-годишно изобретение продължава да хвърля светлина не само буквално, но и научно."
Справка: Evidence for Graphene Formation in Thomas Edison’s 1879 Carbon Filament ExperimentsClick to copy article link; Lucas Eddy, Chi Hun Choi, Justin Sharp, Carter Kittrell, Yimo Han, James M. Tour; ACS Nano, 2026. DOI: 10.1021/acsnano.5c12759
Източник: Did Edison accidentally make graphene in 1879?, АrsТechnica
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"