Edison wyprzedził Noblistów o 130 lat? W jego żarówkach powstawał grafen, ale nikt go nie widział
Grafen. Supermateriał XXI wieku, za którego odkrycie przyznano Nagrodę Nobla w 2010 roku. Jest w prototypach baterii, filtrach i marzeniach o futurystycznej elektronice. Okazuje się, że Thomas Edison produkował go seryjnie już w 1879 roku. Tylko o tym nie wiedział.
Eksperyment z przeszłości
Naukowcy z Rice University postanowili zabawić się w „archeologów chemii”. Zamiast wymyślać nowe metody syntezy, sięgnęli po patent Thomasa Edisona numer 223898 z 1880 roku. Edison, szukając idealnego materiału na żarnik do swojej żarówki, eksperymentował ze wszystkim – od tektury po… bambus. I to właśnie zwęglony bambus okazał się strzałem w dziesiątkę, świecąc przez ponad 1200 godzin.
Lucas Eddy, doktorant z Rice, odtworzył ten proces w laboratorium. Kupił rzemieślnicze żarówki z bambusowym włóknem (tak, można takie dostać w Nowym Jorku) i potraktował je prądem, dokładnie tak jak robił to słynny wynalazca.
Srebrzysty ślad
Metoda, którą nieświadomie stosował Edison, to dziś tzw. „flash Joule heating”. Polega ona na błyskawicznym (rzędu kilkunastu sekund) podgrzaniu węgla do temperatury 3000 stopni Celsjusza.
Gdy Eddy spojrzał na wynik pod nowoczesnym mikroskopem elektronowym, zobaczył coś niezwykłego. Zwęglony bambus nie był tylko czarnym węglem. Miejscami pokrywał go „lustrzany, srebrzysty nalot”. Analiza spektroskopowa potwierdziła: to grafen turbostratyczny.
Dlaczego Edison przegapił Nobla?
Odpowiedź jest prosta: brak narzędzi. Grafen to warstwa węgla o grubości jednego atomu. W 1879 roku nikt nie dysponował mikroskopem, który pozwoliłby go dostrzec. Zresztą nie był też Nagród Nobla, Alfred Nobel swój testament spisał w 1895 roku, a pierwsze Noble trafiły do laureatów w 1901 roku. Wracając do Edisona, dla niego był to po prostu „efekt uboczny” procesu zwęglania. Co więcej, gdyby te żarówki świeciły dłużej, grafen i tak zamieniłby się z powrotem w zwykły grafit, bo w wysokiej temperaturze i przy długiej pracy warstwy węgla zaczynają się ponownie układać w strukturę objętościową.
Wnioski na przyszłość
Odkrycie z Rice University to coś więcej niż ciekawostka historyczna. Pokazuje, że w starych technologiach – lampach łukowych, pierwszych lampach rentgenowskich czy telegrafach – mogą kryć się odpowiedzi na współczesne problemy inżynierii materiałowej. Czasem wystarczy po prostu spojrzeć na stare patenty przez nowe mikroskopy.
