Come produrre grafene stampando in 3d con i batteri come filamento

I ricercatori della Delft University of Technology in Olanda stanno utilizzando i batteri  per creare materiali personalizzati come il grafene.

Il grafene è uno strato sottile di atomi di carbonio puro, ed è sia il materiale più leggero, sia il più forte che l’uomo conosca. Il materiale è quindi potente , ma ottenerlo è estremamente difficile. Tradizionalmente, produrre grafene di qualità è  un processo lento e costoso che comporta l’uso di sostanze chimiche tossiche. Ora produrlo potrebbe essere più facile i ricercatori della TU Delft hanno sviluppato un metodo di stampa 3D che può essere utilizzato per creare un materiale che in realtà è abbastanza vicino al grafene.

Il segreto per la nuova tecnica sono i batteri-stampati in 3d, per essere precisi. I ricercatori hanno scoperto che i batteri possono essere depositati in linee precise utilizzando una stampante 3D per trasformare l’ossido di grafene un composto di carbonio, ossigeno e idrogeno in un materiale che assomiglia molto al grafene. Il trucco sta nel fare in modo che questi batteri riducano l’ossido di grafene, tirando atomi di ossigeno fuori dal materiale per metabolizzare. Questo processo di riduzione ( Osido-riduzione ) può essere ottenuto anche con il calore o con i prodotti chimici, ma i ricercatori dicono che con i batteri è più economico e più eco-friendly.

I ricercatori hanno modificato una normale stampante 3D desktop per ottenere la stampa di batteri su una superficie in linee precise di soli 1 millimetro. La Stampa di batteri non è un’impresa da poco, naturalmente, e i ricercatori hanno dovuto creare una miscela speciale di E. coli mescolato con un gel a base di alghe. Poi hanno stampato in 3d  questo cocktail su un piatto contenente ioni calcio, i quali solidificano il gel al contatto. In questo modo i batteri stanno esattamente dove devono essere.

I ricercatori sostengono che si potrebbe eventualmente stampare in 3d un batterio grafene-ossido-riducente, chiamato Shewanella oneidensis, sul materiale in modelli specifici per adattare le sue proprietà fisiche. Tutto questo è relativamente facile da orchestrare, dal momento che non sono necessarie temperature estreme o sostanze chimiche tossiche. “Quanto più si riduce l’ ossido di grafene , tanto più ci si avvicina al grafene puro”, ha detto il dottor Anna Meyer, ricercatore di bionanoscienze al TU Delft. “E ‘molto semplice: il tutto si svolge a temperatura ambiente in un po’ di acqua zuccherata.”

Illustrazione di batteri 3D stampati

Meyer dice che, una volta che la tecnologia di stampa 3D batteri sarà migliorata, potrebbe essere utilizzata per aggiungere minuscoli fili conduttori nella superficie dell’ ossido di grafene, lasciando il resto non conduttivo. Ciò renderebbe molto più facile depositare con precisione la soluzione di batteri per l’ossido di grafene. I ricercatori vogliono anche vedere se il processo potrebbe essere utilizzato per modificare sostanze presenti nella polvere lunare. Questo, dicono, potrebbe essere utile per la costruzione di dispositivi elettronici nello spazio.

Le scoperte dei ricercatori sono stati pubblicati suACS Synthetic Biology, in un articolo intitolato “Un approccio diretto per la stampa 3d batterica .” I risultati saranno presentati alla conferenza annuale della  Microbiology Society che si svolge a Edimburgo nel mese di aprile.

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