Bakterien helfen bei der Graphen-Produktion

Forscher an der University of Rochester und an der Technischen Universität Delft haben eine neue Methode entwickelt, mit der sich Graphen praktisch über Nacht in großen Mengen herstellen lässt. Anne Meyer, Biologieprofessorin in Rochester, setzt dabei auf etwas, das ihr beruflich besonders liegt: Auf Bakterien, genauer gesagt, auf Mikroorganismen der Gattung Shewanella.

Meyer und ihr Team starteten ihr Experiment mit einer Phiole voller Graphitpulver, wie es als Mine in Bleistiften verwendet wird. Sie wandelten die Partikel in Graphenoxid um und vermischten sie in einem Becher mit den Mikroorganismen. Den Becher ließen sie über Nacht stehen. Am nächsten Morgen war er voller Graphen.

Bakterien machen sich über Sauerstoff her

Um normalerweise Alltagsgegenstände aus Graphen herzustellen, dem festesten Material der Welt, das zudem elektrisch leitfähig ist, braucht man davon große Mengen. Die heute eingesetzten Produktionstechniken sind laut den Forschern zu langsam und das Graphen, das auf diese Weise erzeugt wird, ist oft zu dick und weist Fehlstellen auf. Die neue Methode soll einfacher und effektiver sein.

Graphenoxid lässt sich leicht herstellen. Wegen der Sauerstoffgruppen, die es enthält, ist es allerdings wenig leitfähig, für elektronische Anwendungen also ungeeignet. Die Bakterien entfernen die meisten Sauerstoffgruppen und verwandeln das Material so in leitfähiges Graphen. Dieses Material ist dünner und fester als Graphen, das auf chemischem Weg hergestellt wird. Das prädestiniere das Material für die Herstellung von Biosensoren auf der Basis von Feldeffekt-Transistoren.

Feldeffekt-Transistoren spüren blitzschnell Biomoleküle auf und können genutzt werden, um den Glukosespiegel von Diabetikern zu überwachen. Wenn sich an die Oberfläche der Feldeffekt-Transistoren Biomoleküle anschmiegen, verändert sich die Leitfähigkeit und es entsteht ein Signal, dass die Anwesenheit von Zucker meldet. Die im Graphen zurückgebliebenen wenigen Sauerstoffgruppen sorgten für die Bindung von Biomolekülen, die jeweils von Interesse sind, Zucker beispielsweise.

Unsichtbare Drähte enteisen Windschutzscheiben

Meyer kann sich eine Reihe von weiteren Anwendungen für das so entstandene Graphen vorstellen, etwa die Herstellung von extrem dünnen und damit unsichtbaren Drähten, die Windschutzscheiben erwärmen und so von Eis befreien. Graphen könnte auch genutzt werden, um elektrisch leitfähige Tinten zum Drucken von Schaltkreisen und elektronischen Bauteilen herzustellen. Das gelinge selbst auf ungewöhnlichen Unterlagen, etwa auf Papier oder Stoff. (pte/ Kempkens)

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