Det har använts för att färga Chicago River grönt på St. Patrick's Day. Det har använts för att hitta latenta blodfläckar på brottsplatser. Och nu har forskare vid Northwestern University använt det för att undersöka det tunnaste materialet i världen.
Det användbara verktyget är färgämnet fluorescein, och Jiaxing Huang, biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid McCormick School of Engineering and Applied Science, och hans forskargrupp har använt färgämnet för att skapa en ny bildteknik för att se grafen, ett enatoms tjockt ark som forskare tror skulle kunna användas för att producera kolbaserad transparent och flexibel elektronik till låg kostnad.
Deras resultat publicerades nyligen i Journal of the American Chemical Society .
Eftersom det är världens tunnaste material, grafen och dess derivat som grafenoxid är ganska utmanande att se. Nuvarande avbildningsmetoder för grafenmaterial involverar vanligtvis dyra och tidskrävande tekniker. Till exempel, atomkraftsmikroskopi (AFM), som skannar material med en liten spets, används ofta för att få bilder av grafenmaterial. Men det är en långsam process som bara kan titta på små ytor på släta ytor. Elektronmikroskopi (SEM), som skannar en yta med elektroner med hög energi, fungerar bara om materialet placeras i vakuum. Vissa optiska mikroskopimetoder är tillgängliga, men de kräver användning av speciella substrat, för.
"Det finns egentligen inga bra tekniker som är tillräckligt generella för att möta de olika avbildningsbehoven i forskning och utveckling av denna grupp av nya material, "Säger Huang." Till exempel, människor har föreslagit att lägga grafenmaterial på plastskivor för flexibel elektronik, men att se dem på plast har varit väldigt utmanande. Om man inte kan granska dessa material, kvalitetskontroll kommer att bli svårt."
Fluorescerande märkning har använts rutinmässigt för att avbilda biologiska prover, vanligtvis genom att använda fluorescerande färgämnen som får objekt av intresse att lysa upp under ett fluorescensmikroskop. Men en sådan teknik fungerar inte för grafenmaterial på grund av en mekanism som kallas fluorescenssläckning:de kan "stänga av" fluorescensen hos närliggande färgmolekyler.
"Så vi tänkte, vad sägs om att vi bara lägger färg överallt?" säger Huang. "På det sättet, hela bakgrunden lyser upp, och var du än har grafen kommer det att vara mörkt. Det är en omvänd strategi som visar sig fungera vackert. "
När Huang och hans grupp belade ett grafenprov med fluorescein och satte det under ett fluorescensmikroskop — ett mycket billigare, lättillgängligt instrument — de fick bilder lika tydliga som de som förvärvats med AFM och SEM.
Teamet namngav sin nya teknik fluorescens -släckmikroskopi (FQM). "När (doktorand) Jaemyung först visade mig FQM-bilderna av grafenmaterial, "Huang säger, "Jag lurades av de levande detaljerna och trodde att det var SEM- eller AFM -bilder."
Dessutom, gruppen fann att FQM kan visualisera grafenmaterial i lösning. "Ingen har kunnat visa detta tidigare, " säger Huang. Färgämnet kan också läggas till fotoresistmaterial så att grafenark kan ses under fotolitografi. De fann också att färgen lätt kunde tvättas bort utan att störa själva arken.
"Det är en enkel och smutsbillig metod som fungerar förvånansvärt bra i många situationer, " säger Huang.
