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只需激光诱导,石墨烯就能成为抗污杀菌的利器

 

  科学家发现,激光诱发的石墨烯可以避免生物污损,防止微生物、植物或其他生物材料在潮湿的表面堆积。此外,研究小组还发现,材料通电之后,还会杀死细菌。

  莱斯大学实验室的James Tour使用激光燃烧柔性聚酰亚胺片,使其变成一个表面相互连通的石墨烯薄片,即激光诱导石墨烯(LIG)。研究人员提出,它可以作为可穿戴设备、燃料电池的材料使用,或是作为超亲水性或疏水性的物体表面。

  Tour带领的研究团队在美国化学学会的AMI期刊上发表了报告。他表示:“这种石墨烯对生物膜的形成具有极强的抵抗力。这对像水处理厂、石油钻井作业、医院,以及包括下水管道在内的海洋应用等容易产生污垢的地方,有非常重要的作用。”

 

  第一行从左图开始,可以观察到物体表面含有绿脓杆菌溶液的生物膜的变化情况,从聚酰亚胺到石墨烯,再到激光诱导石墨烯表面。绿色、红色和蓝色分别代表活细菌、死细菌和胞外聚合物。而下方的图片显示,一片聚酰亚胺薄片的左侧在燃烧之后只留下了激光诱导石墨烯(LIG),石墨烯表面几乎没有再次增长。(图片来源:本古里安大学Arnusch实验室)

  当作为一个带电压的电极在用时,激光诱导石墨烯就相当于捕虫器。零电荷测试证实了石墨烯纳米颗粒具有抗菌性能。

  实验使用的绿脓杆菌溶液中含有1.1伏以上电压的石墨烯电极,而研究人员在显微镜下观察到,经过荧光标记的细菌被吸引到了阳极。在1.5伏以上,细胞开始消失并在30秒内完全消失。在2.5伏的时候,细菌在一秒钟后完全从表面消失。

  该实验与专门进行水净化研究的Arnusch实验室合作,测试了含有LIG电极的10%二级处理废水的细菌溶液中的,并发现处在2.5伏电压9小时后,99.9%的细菌都被杀死了,电极强烈抵抗生物膜的形成。

  研究人员怀疑,细菌可能是通过与LIG的表面、电荷以及局部产生的过氧化氢毒性相结合而导致死亡。这种接触有点像是膝盖撞击路面,但在这种情况下,细菌是膝盖,锋利的石墨烯边缘迅速破坏了细菌的膜。



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