Forskare från Rice University som introducerade laserinducerad grafen (LIG) har förbättrat sin teknik för att producera vad som kan bli en ny klass av ätbar elektronik.

Rice lab av kemisten James Tour, som en gång gjorde Girl Scout -kakor till grafen, undersöker sätt att skriva grafenmönster på mat och andra material för att snabbt kunna bädda in konduktiva identifieringsmärken och sensorer i själva produkterna.

"Detta är inte bläck, "Tour sa." Detta är att ta själva materialet och omvandla det till grafen. "

Processen är en förlängning av Tourlabbets påstående om att allt med rätt kolhalt kan förvandlas till grafen. Under de senaste åren har labbet har utvecklat och utvidgat sin metod för att göra grafenskum med hjälp av en kommersiell laser för att transformera det översta lagret av en billig polymerfilm.

Skummet består av mikroskopiska, tvärbundna flingor av grafen, den tvådimensionella formen av kol. LIG kan skrivas in i målmaterial i mönster och användas som superkondensator, en elektrokatalysator för bränsleceller, radiofrekvensidentifiering (RFID) antenner och biologiska sensorer, bland andra potentiella applikationer.

Det nya arbetet rapporteras i American Chemical Society journal ACS Nano visat att laserinducerad grafen kan brännas till papper, kartong, trasa, kol och vissa livsmedel, även toast.

"Väldigt ofta, vi ser inte fördelen med något förrän vi gör det tillgängligt, "Tour sa." Kanske har all mat en liten RFID -tagg som ger dig information om var den har varit, hur länge det har lagrats, dess land och ursprungsstad och vägen det tog för att komma till ditt bord. "

Han sa att LIG -taggar också kan vara sensorer som upptäcker E. coli eller andra mikroorganismer på mat. "De kan tända och ge dig en signal om att du inte vill äta det här, "Tour sa." Allt som inte kan placeras på en separat etikett på maten, men på maten själv. "

Flera laserpassager med en defokuserad stråle tillät forskarna att skriva LIG -mönster i tyg, papper, potatisar, kokosnötskal och kork, samt toast. (Brödet rostas först för att "karbonisera" ytan.) Processen sker i luft vid omgivningstemperaturer.

"I vissa fall, multipel lasning skapar en tvåstegsreaktion, "Tour sa." Först, lasern omvandlar fototermiskt målytan till amorft kol. Sedan vid efterföljande passeringar av lasern, den selektiva absorptionen av infrarött ljus förvandlar det amorfa kolet till LIG. Vi upptäckte att våglängden helt klart spelar roll. "

Forskarna vände sig till flera lasningar och defokusering när de upptäckte att helt enkelt att skruva upp laserns effekt inte gjorde bättre grafen på en kokos eller andra organiska material. Men genom att justera processen gjorde det möjligt för dem att göra en mikro-superkondensator i form av ett ris "R" på deras två-lasade kokosnötskinn.

Defokusering av lasern påskyndade processen för många material eftersom den bredare strålen tillät varje punkt på ett mål att lasas många gånger i en enda rasterskanning. Det möjliggjorde även fin kontroll över produkten, Tour sa. Defokusering gjorde att de kunde förvandla tidigare olämplig polyeterimid till LIG.

"Vi fann också att vi kunde ta bröd eller papper eller trasa och tillsätta dem brandhämmande för att främja bildandet av amorft kol, "sade Rice doktorand Yieu Chyan, medledande författare till tidningen. "Nu kan vi ta alla dessa material och konvertera dem direkt i luften utan att behöva en kontrollerad atmosfärslåda eller mer komplicerade metoder."

Det gemensamma elementet i alla riktade material verkar vara lignin, Tour sa. En tidigare studie förlitade sig på lignin, en komplex organisk polymer som bildar styva cellväggar, som en kolprekursor för att bränna LIG i ugnstorkat trä. Kork, kokosnötskal och potatisskal har ännu högre ligninhalt, vilket gjorde det lättare att konvertera dem till grafen.

Tour sa flexibel, bärbar elektronik kan vara en tidig marknad för tekniken. "Detta har applikationer för att sätta ledande spår på kläder, oavsett om du vill värma kläderna eller lägga till en sensor eller ett konduktivt mönster, " han sa.