IT之家 1 月 25 日报道，莱斯大学教授 James Tour 团队的一项新研究表明，19 世纪发明家托马斯·阿尔瓦·爱迪生可能在实验白炽灯时意外制备了石墨烯。相关成果发表在1月6日的《ACS Nano》上。石墨烯是一种由单层碳原子组成的具有六方晶格结构的材料。它被认为是目前已知的最好的材料之一。它具有高强度和透明等特性，已被证明在半导体、电池、超级电容器、天线、净水器、晶体管、太阳能电池、触摸屏等方面具有潜在应用。2010年，物理学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫和安德烈·海姆因成功分离和表征石墨烯而获得诺贝尔物理学奖。通过实验，巡回赛团队重现了爱迪生的研究实验，并确定爱迪生可以在一个世纪前制备出石墨烯，alm距他的材料理论提出 20 年，距他获得诺贝尔奖约 80 年。这篇论文的主要作者、图尔实验室的前研究生卢卡斯·艾迪 (Lucas Eddy) 表示，他最初专注于寻找一种使用简单设备批量制备石墨烯的方法。 “我们想到了电焊机和被闪电击中的树木之类的东西，但它们都是死胡同。” “然后我们想到，早期的灯泡经常使用碳基灯丝，这正是我们瞬时焦耳加热所需要的。”这种方法可以通过向碳材料施加电压并立即将其加热到 2,000 至 3,000 摄氏度来生产一种称为“湍层石墨烯”的材料。这种方法在现代被称为“焦耳闪速加热”。尽管爱迪生在 1879 年还没有理论或相关术语，但他发明的第一盏白炽灯具有类似的工作原理。与使用钨丝的现代白炽灯不同，早期的爱迪生灯泡通常使用碳基长丝，例如日本竹子。当打开时，电流快速加热灯丝并产生光。在某些条件下，这个过程可以导致石墨烯的形成。研究人员发现，之所以选择爱迪生灯泡设计，是因为该版本由爱迪生于 1879 年获得专利，与其他古代灯泡相比，它可以达到约 2,000 度的临界温度。此外，该专利还提供了可重复实验的详细技术模型。这次实验促使埃迪在纽约的一家小型艺术用品商店购买了爱迪生风格灯泡的复制品。竹丝在材料和结构上与最初的设计非常相似，并且直径仅比爱迪生最初的丝直径约5微米。将灯泡插入 110V 直流电源，每次通电 20 秒（加热更长时间会使碳材料变成石墨而不是石墨烯）。实验结束后实验完成后，研究人员通过光学显微镜观察到，灯丝的颜色从深灰色变成了“亮银色”。然后，该团队使用拉曼光谱进行分析，拉曼光谱是一种利用激光识别材料中原子特征的技术。结果表明，一些细丝转化为石墨烯。该研究还包括透射电子显微镜，它可以在材料变化之前和之后进行对比成像。研究人员还强调，结果并不能证明爱迪生创造了石墨烯。即使当时已经制备出了石墨烯，也无从得知，因为没有检测技术。即使保存至今，石墨烯在长期使用后也会变成石墨。图尔教授说：“利用我们今天拥有的工具和知识重现爱迪生所做的实验是非常令人兴奋的。他可能制备了石墨烯的发现将让人们感到好奇他还表示，从现代材料科学的角度重新审视真空管、弧光灯、早期X射线管等技术，有可能发现当时未被认识的特殊材料和反应。IT之家副地址：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c12759
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