Томас Эдисон как пионер нанотехнологий: Изобретатель, вероятно, создал графен еще в 1879 году

Томас Эдисон известен тем, что изобрел электрическую лампочку. Хотя лампочка существовала и до Эдисона, изобретатель сделал источник света действительно пригодным для массового производства с помощью нити накаливания из хлопка или бамбуковых волокон. Однако новое исследование предполагает, что он неосознанно создал материал, который произведет сенсацию более века спустя. Исследователи из Университета Райса под руководством Лукаса Эдди и Джеймса Тура провели эксперименты, показавшие, что условия в лампочках Эдисона 1879 года были идеальными для образования графена. Хотя команда не смогла провести неразрушающий анализ оригинальных лампочек той эпохи, эксперименты с идентичными репликами дали четкие результаты: лампочки производят графен.

Графен состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке. Он считается одним из самых прочных и проводящих материалов в мире. В современных исследованиях его часто производят с помощью таких сложных процессов, как химическое осаждение из паровой фазы или так называемый "мгновенный нагрев Джоуля" Последний метод, при котором углеродсодержащий материал быстро нагревается под действием сильного тока, поразительно напоминает принцип работы лампочки Эдисона.

В лампах Эдисона использовалась нить накаливания из карбонизированного бамбука или хлопка. Когда ток проходит через этот резистор, он нагревается до накаливания. Текущее исследование показывает, что этот процесс, если он происходит в правильных условиях, может преобразовать аморфный углерод нити накаливания в турбострикционный графен. В такой форме графеновые слои закручены друг против друга, что может даже благоприятно сказаться на электронных свойствах материала, поскольку слои взаимодействуют менее сильно, чем в упорядоченном графите.

Для анализа реплик исследователи использовали современные спектроскопические методы, такие как спектроскопия комбинационного рассеяния и просвечивающая электронная микроскопия. Сигнатуры измеренных образцов совпали с графеном и значительно отличались от чистого графита. Сам Эдисон в то время не мог ни идентифицировать, ни выделить этот материал из-за отсутствия технических возможностей, хотя он заметил почернение стеклянной колбы как тревожный побочный эффект.

Это открытие подчеркивает ценность исторических исследований в естественных науках. Старые эксперименты и записи могут дать совершенно новые знания в свете новых открытий и с помощью современных методов измерения. Работа Эдисона была направлена в первую очередь на генерацию света, но физические процессы в его лампах предвосхитили современные нанотехнологии, о чем научный мир 19 века даже не подозревал.