Експерименти Едісона могли ненавмисно створити графен

Нове дослідження припускає, що експерименти Томаса Едісона з лампочками могли ненавмисно призвести до утворення графену ще наприкінці XIX століття.

Згідно з публікацією в журналі ACS Nano, науковці з Університету Райса відтворили умови експериментів Едісона 1879 року. Вони з’ясували, що вуглецеві нитки розжарення могли зазнавати «імпульсного джоулевого нагрівання», тобто надшвидкого нагріву електричним струмом. Саме цей метод сьогодні застосовують для синтезу графену.

«Я шукав найпростіший спосіб імпульсного нагрівання й раптом згадав про ранні лампочки з вуглецевими нитками», — пояснює Лукас Едді, перший автор дослідження. Він відтворив конструкцію лампи Едісона з бамбуковою ниткою. Напруга у 110 вольт подавалася лише на 20 секунд. Це критично для утворення графену, а не графіту.

Графен — це «одновимірний шар атомів вуглецю», надзвичайно міцний і провідний. Один з його різновидів — «турбостратичний графен» — утворюється за температур понад 2000 °C. Саме таких значень, за оцінками, досягали нитки в лампах Едісона. Патент 1879 року надав дослідникам точні креслення.

Після нагрівання нитка змінила колір на сріблястий. Щоб визначити природу цієї трансформації, вчені застосували «раманівську спектроскопію». Цей метод дозволяє ідентифікувати матеріали за їхніми атомними коливаннями. Аналіз підтвердив наявність турбостратичного графену.

«Едісон міг створити матеріал XXI століття, не підозрюючи про це», — зазначає Джеймс Тур, керівник лабораторії. Він підкреслює, що графен швидко окиснився б під час тривалих випробувань лампи. Тому прямі докази з історичних зразків недосяжні.

Дослідження відкриває новий погляд на історію науки. Воно показує, що сучасні матеріали могли виникати задовго до їхнього теоретичного опису. «Ми починаємо бачити класичні експерименти крізь сучасну призму», — додає Тур.

Ця робота демонструє, як повторне осмислення старих технологій може приводити до нових відкриттів. Навіть лампочка може приховувати зародок нобелівського матеріалу.