Grafenkvanteprikker er små partikler med diameter under 100 nanometer, bestående av karbonatomer i et sekskantet gitter. De er altså kvanteprikker av grafén.
Partiklene kan bestå av ett flak, eller flere oppå hverandre, slik som i grafitt. Eksempler på bruksområder er medisinsk avbildning, kreftbehandling, medisinleveranse innad i kroppen, ulike sensorer og detektorer, LED-lys og solceller.
Grafenkvanteprikker har svært stor overflate i forhold til massen, er kjemisk stabile, har svært lav giftighet og kan enkelt løses i vann, ettersom de som regel stabiliseres av spesielle vannløselige grupper på endene. Dette gjør at de er nyttige for flere anvendelser innen biologi, elektronikk, energi og miljø.
En gruppe forskere fra universitetet i Strasbourg (Frankrike) og Nanyang University of Technology i Singapore fant ut at grafenkvanteprikker kan brytes ned av to enzymer i menneskekroppen. Siden grafenkvanteprikker er fluorescerende, og enkelt kan gå inn i celler, vil det være mulig å bruke grafenkvanteprikker til medisinsk avbildning, ettersom de sender ut lys når de får tilført en gitt energi.
Siden grafenkvanteprikker har en veldig lav giftighet for mennesker, kan de brukes til å frakte medisiner rundt i kroppen. De kan utstyres med ulike rekognoseringsmekanismer som kan kobles til kreftceller, og cellegift som kan slippes løs når partiklene har nådd kreftsvulsten. Grafenkvanteprikker har også mulighet til å krysse blod-hjernebarrieren, som gjør det mulig å bruke dem mot nevrodegenerative sykdommer. En studie fant at grafenkvanteprikker kan forhindre opphopning av alfa-synuklein. Denne opphopningen er vist å føre til Parkinsons sykdom.
Når man justerer størrelsen på grafenkvanteprikker, vil man også justere hvor mye energi som kreves for å eksitere et elektron, det vil si å gi et elektron nok energi til å hoppe opp i en høyere energitilstand. Denne energien kalles båndgapet. Man har fått båndgapet i grafenkvanteprikker til å tilsvare alt fra infrarød til ultrafiolett stråling, noe som betyr at man kan bruke grafenkvanteprikker i solceller, og utnytte hele spekteret av energi fra solen.
Grafenkvanteprikker kan produseres på mange forskjellige måter. I nanoteknologi skiller man mellom metoder for å få større partikler mindre, som kalles ovenfra-og-ned-metoder, og metoder for å lage nanopartikler fra atomer, kalt nedenfra-og-opp-metoder.
For ovenfra-og-ned-metoder er det vanligste å dele opp grafén i mindre deler. Grafén lages ofte ved hjelp av Hummers metode. Sluttproduktet i Hummers metode er grafenoksid, som må reduseres til grafén, som vanligvis gjøres ved oppvarming. Når man har grafén, er det flere metoder for å lage grafenkvanteprikker. Mange metoder går ut på å fysisk bryte bindingene mellom atomene. Dette kan blant annet gjøres ved hjelp av en laser, en elektronstråle eller en skarp nanodiamant. En kjemisk måte å bryte bindingene på er ved å oksidere grafén ved hjelp av sterke syrer, som fører til at det dannes epoksygrupper langs en linje i grafénet. Disse vil kreve så mye plass, at bindingene brytes. Disse epoksygruppene fjernes ved oppvarming, og grafenkvanteprikker med typisk 1–3 lag dannes.
Det finnes flere typer nedenfra-og-opp-metoder som gir ulike størrelser av grafenkvanteprikker. Ved hjelp av mikrobølger kan man transformere sukker til grafenkvanteprikker. Ved å løse sukker i vann, og mikrobølge løsningen, vil hydrogen- og oksygenatomene i sukkeret dehydreres, og grafenkvanteprikker vokser frem. En annen metode går ut på å åpne buckyballer, også kalt fulleren-60 eller C60. Dette er fotballformede molekyler med 60 karbonatomer. Ved å fordampe C60-molekyler i vakuum, kan karbonatomer finne sammen igjen på en rutheniumoverflate, der grafenkvanteprikker vil bygges opp.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.