Американські хіміки розробили на основі графена нанопінцет для окремих молекул. Графен у такому пристрої є джерелом неоднорідного електричного поля, яке за рахунок ефекту діелектрофорезу направляє молекулу в потрібну точку, пишуть вчені в.
Графен - одноатомний шар з атомів вуглецю, який завдяки своїй незвичайній структурі володіє цілою комбінацією цікавих фізичних властивостей, завдяки чому його можна ефективно використовувати для абсолютно різних цілей. За допомогою нього опріснюють воду, її використовують для створення міцних і легких нанокомпозитних матеріалів, і при цьому графен не завжди використовується саме у вигляді плоского шару, але і, наприклад, може згортатися в складні тривимірні структури. Детальніше про сучасні застосування графену та його аналогів можна прочитати в інтерв'ю з Костянтином Новоселовим, який отримав за його відкриття Нобелівську премію.
Одним з нових перспективних застосувань графена є його використання в якості чутливих сенсорів для біомолекул. Тим не менш, на сьогоднішній день застосування таких пристроїв обмежене через те, що досить складно зібрати потрібні молекули, направити в потрібне місце і змусити закріпитися поблизу поверхні. Зазвичай для цього доводиться застосовувати досить складні технології з використанням високих напружень.
Група хіміків з США і Великобританії під керівництвом О Сан-Хена (Sang-Hyun Oh) з Університету Міннесоти запропонувала новий спосіб точного фокусування окремих наночастинок і біомолекул із застосуванням графена. Принцип дії розробленого вченими електронного нанопінцету заснований на використанні явища діелектрофорезу - руху поляризованих діелектричних частинок в рідині під дією неоднорідного електричного поля. Цей ефект вже використовується, наприклад, в оптичних пінцетах для фокусування і сортування живих і мертвих клітин. У методиці, запропонованій авторами роботи, джерелом неоднорідного поля для діелектрофорезу є якраз графен, на краях якого таке поле збуджується при подачі напруги.
Як підкладку з функцією зворотного затвору автори роботи використовували шар HfO2 товщиною 8 нанометрів. За запропонованою методикою однорідна нанометрова плівка з оксиду гафнію наноситься на паладієві електроди, а потім зверху на неї облагається шар графена. При цьому графен наноситься не рівномірно, а окремими ділянками. При подачі напруги на краях графенових ділянок утворюються області неоднорідного електричного поля, на яких і концентруються поляризуються молекули. Максимально привабливими областями для молекул з точки зору збуджуваного поля виявляються точки, в яких лінія краю графенової ділянки перетинається з краєм паладієвого електрода, і саме там закріплюється потрібна молекула.
В результаті авторам роботи вдалося домогтися створення електричного поля з градієнтом, що більш ніж у десять разів перевищує градієнт в подібних пристроях на основі металів. За допомогою напруги всього в 0,45 вольт вчені змогли сфокусувати наночастинки і біологічні макромолекули практично зі стовідсотковою ефективністю захоплення (по одній наночастиці на кожну точку перетину країв). Методику вчені перевірили на молекулах ДНК, наноалмазах і полістирольних наношариках.
За словами авторів, запропонована ними методика створення ефективного електронного нанопінцету для окремих наночастинок дозволяє отримувати пристрої дуже великої пощаді, тому такий пристрій можна об'єднати з різними біосенсорами на основі як самого графена, так і інших почесних матеріалів.
Іноді для графена і його похідних пропонують і досить незвичайні програми. Наприклад, оскільки оксид графена виявився ефективним фільтром не тільки для водних розчинів, але і для органічних рідин, виявилося, що за допомогою нього можна, наприклад, знецінити коньяк або віскі.