Grafenov oksid, materijal sačinjen od samo jednog sloja atoma, nastaje reakcijom praha grafita i jakih oksidacijskih sredstava. Zbog mogućnosti brze pretvorbe u grafen, u posljednje je vrijeme uspio zainteresirati širu znanstvenu zajednicu.
Izgleda da bi grafen mogao biti jeftin materijal za prozirnu i fleksibilnu elektroniku zasnovanu na ugljiku kojeg se iz tog razloga i intenzivno proučava.Ipak, prema mišljenju Jiaxing Huanga – profesora asistenta znanosti materijala i strojarstva – i njegovog znanstvenog tima na McCormick školi za strojarstvo i primijenjenu znanost pri Sveučilištu Northwestern, grafenov oksid zapravo je mnogo zanimljiviji. Huang i njegov tim već godinama proučavaju taj materijal i otkrili su način na koji se način može organizirati ploče grafenovog oksida u oblik latica koje plutaju na površini vode.
Uspjeli su pomoću blica fotoaparata prevesti grafenov oksid u grafen, a otkrili su i tehniku fuorescentnog kaljenja ne bi li grafen učinili vidljivim ispod mikroskopa. Sada, u suradnji s Kenneth R. Shullom, profesorom znanosti materijala i strojarstva, otkrili su kako se ploče grafenovog oksida ponašaju kao površinski aktivne tvari, kemijske supstance sadržane u sapunima i šamponima koje razlažu mrlje u vodi. Rezultati ovog istraživanja objavljeni su putem Interneta u znanstvenom časopisu Journal of the American Chemical Society.
Znanstvena zajednica upoznata je s grafenovim oksidom više od jednog stoljeća i uglavnom ga se opisuje kao hidrofilnog, drugim riječima: privlači ga voda. S druge strane, Huang i njegov tim su, na temelju dijela strukture koja odbija vodu, pretpostavili amfolitička svojstva grafenovog oksida (može i privlačiti i odbijati vodu). “Mi razmatramo grafenov oksid kao meki materijal”, navodi Huang. “Ovdje se u biti radi o dvodimenzionalnom polimeru sastavljenom od ugljika, vodika i kisika. Grafen možemo sagledati i kao koloidni sustav čestica koji poprima neke egzotične oblike.”
Ne bi li testirali svoju hipotezu, Huang i njegov tim uronili su grafen u karboniziranu vodu. Otkrili su kako se ploče grafena hvataju na mjehuriće te se na taj način izdižu do površine. To je ponašanje identično ponašanju površinski aktivnih tvari. Sljedeće što su otkrili jest da grafenov oksid može dispergirati kapljice ulja u vodi – još jedno svojstvo površinski aktivnih tvari.Prema Huangu, ovaj novi uvid u osnovna svojstva grafenovog oksida izuzetno je važan za razumijevanje načina obrade i upotrebe, a mogao bi dovesti i do novih primjena materijala. Zahvaljujući svojstvima površinski aktivne tvari,mogao bi se koristiti za disperziju netopljivih materijala, poput nanocijevi. Uobičajene površinski aktivne tvari ne provode električnu struju pa ako ih se koristi za disperziju vodljivih materijala potrebno ih je ukloniti nakon tretiranja. Grafenov oksid, koji zagrijavanjem prelazi u vodljivi grafen, čak bi i povećao vodljivost.
Kemijsko ponašanje analogno ponašanju površinski aktivnih tvari dovelo je do još jednog uzbudljivog otkrića. Naime, uočeno je kako površina vode može poslužiti kao filter za odvajanje ploča grafenovog oksida različitih veličina. “Što je ploča manja, postaje više hidrofilna pa će s vremenom potonuti”, navodi Huang. Ovaj efekt uvelike olakšava prikupljanje većih ploča grafenovog oksida koje su korisnije u proizvodnju uređaja zasnovanih na grafenovom oksidu.”
Izvor: Northwestern University
