Лампа Эдисона 1879 года могла непреднамеренно создать графен

Недавние исследования Университета Райса показывают, что эксперименты Томаса Эдисона с лампой накаливания 1879 года могли непреднамеренно привести к образованию графена — материала, официально идентифицированного в начале 2000-х годов.

В своем исследовании команда воспроизвела оригинальный дизайн лампы с углеродной нитью Эдисона, применяя электрические условия, схожие с теми, что использовались в XIX веке. При исследовании они обнаружили, что части нити преобразовались в турбостратический графен — форму графена с слабо упорядоченными слоями атомов.

Графен, представляющий собой один слой атомов углерода, расположенных в двумерной гексагональной решетке, известен своей исключительной прочностью, проводимостью и прозрачностью. Хотя его теоретическое существование было предложено в 1940-х годах, только в начале 2000-х ученым удалось изолировать и охарактеризовать его, что привело к присуждению Нобелевской премии по физике в 2010 году.

Оригинальные лампы накаливания Эдисона использовали углеродные нити, часто изготовленные из таких материалов, как японский бамбук, заключённые в вакуумированную стеклянную колбу. При прохождении электричества через эти нити они нагревались до температур от 1800 до 2300 градусов Цельсия, излучая свет. Исследователи из Университета Райса предполагают, что эти условия были достаточными для преобразования углеродных нитей в турбостратический графен.

Лукас Эдди, ведущий исследователь, отметил, что его изучение эффективных методов производства графена привело его к рассмотрению ранних ламп накаливания. Он заявил: «Я пытался найти самый маленький и простой прибор, который можно использовать для быстрого джоулевого нагрева, и вспомнил, что в ранних лампах часто использовались углеродные нити.»

Чтобы проверить эту гипотезу, команда использовала лампы в стиле Эдисона с углеродными нитями, изготовленные вручную, и подключила их к источнику постоянного тока напряжением 110 вольт, воспроизводя оригинальную установку Эдисона. После подачи напряжения в течение 20 секунд они наблюдали изменение структуры нити, что было подтверждено с помощью рамановской спектроскопии как образование турбостратического графена.

Джеймс Тур, профессор Университета Райса и ответственный автор исследования, отметил: «Воспроизвести то, что сделал Томас Эдисон, используя современные инструменты и знания, очень захватывающе. Обнаружение того, что он мог производить графен, вызывает интерес к тому, какие еще сведения могут скрываться в исторических экспериментах.»

Хотя невозможно с уверенностью сказать, что сам Эдисон создал графен, это исследование подчеркивает, как повторный анализ исторических экспериментов с помощью современных аналитических методов может раскрыть новые сведения о фундаментальных научных открытиях.