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未來(lái)半導(dǎo)體材料的新寵石墨烯被懷疑有毒

作者: 時(shí)間:2013-07-23 來(lái)源:hc360 收藏

  根據(jù)美國(guó)布朗大學(xué)(BrownUniversity)研究人員的研究發(fā)現(xiàn),(grapheme)──這種被譽(yù)為未來(lái)的新寵──可能會(huì)破壞活細(xì)胞功能。如果布朗大學(xué)的毒性研究結(jié)果進(jìn)一步經(jīng)過(guò)多方研究證實(shí)的話,最終可能會(huì)像碳納米管一樣被歸類在有害物質(zhì)范圍。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/147783.htm

  “比碳納米管更容易產(chǎn)生,而且在許多應(yīng)用中都能取代碳納米管,”布朗大學(xué)病理學(xué)和實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)系教授AgnesKane表示。

  石墨烯具有許多獨(dú)特的功能,但最重要的是它經(jīng)常是由天然礦物──石墨制造而來(lái),其方式是經(jīng)由化學(xué)或機(jī)械剝離方式分離碳薄層,形成可能產(chǎn)生吸入暴露的乾燥粉末。病理學(xué)家已經(jīng)針對(duì)碳納米管和其他有關(guān)的碳材料展開(kāi)研究了,但是這是第一次針對(duì)2D納米材料進(jìn)行毒性測(cè)試。

  AgnesKane所主導(dǎo)的布朗大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在展開(kāi)石墨烯的毒性研究后發(fā)現(xiàn),就像碳納米管一樣,石墨烯的確會(huì)破壞活性細(xì)胞功能。為了找出其中的原因,Kane還邀請(qǐng)工程系教授高華健(HuajianGao)加入這一研究團(tuán)隊(duì),以期為石墨烯材料與活性細(xì)胞的互動(dòng)關(guān)系建立詳細(xì)的電腦模擬圖。

  該研究團(tuán)隊(duì)是在偶然間發(fā)現(xiàn)這樣的結(jié)果,因?yàn)樗麄円婚_(kāi)始模擬石墨烯與活細(xì)胞間互動(dòng)關(guān)系所顯示的結(jié)果是良性的。然而,Kane的生物小組經(jīng)由過(guò)去的毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)知道石墨碎片事實(shí)上會(huì)干擾到活細(xì)胞的正常功能。后來(lái)才發(fā)現(xiàn),原來(lái)第一代模擬過(guò)于簡(jiǎn)單,將石墨烯碎片建模為正方形,而現(xiàn)實(shí)世界中的石墨碎片邊緣鋒利邊角尖銳,可穿透細(xì)胞壁并吸附其余的碎片。經(jīng)過(guò)高華健教授修改模擬后成功為Kane的毒性實(shí)驗(yàn)重新進(jìn)行建模。

  圖題:石墨烯(G)碎片邊緣尖銳,易穿透細(xì)胞薄膜(來(lái)源:KaneLab/BrownUniversity)

  經(jīng)過(guò)修正模擬后發(fā)現(xiàn)了石墨烯將干擾細(xì)胞正常功能的機(jī)制,布朗大學(xué)病理學(xué)和實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)教授AnnettevondemBussche就能透過(guò)顯示細(xì)胞受干擾的詳細(xì)影像,重覆進(jìn)行毒性實(shí)驗(yàn)。后續(xù)的研究將針對(duì)人類的肺、皮膚與免疫細(xì)胞在培養(yǎng)皿中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以確定石墨烯薄層是否會(huì)穿透活性細(xì)胞并且被吞噬。

  所有令人感興趣的納米材料都具有獨(dú)特的性能,因此,盡管宣稱具有危險(xiǎn)性但也不致于影響其材料應(yīng)用,而且也有許多有毒的材料仍成功地用于半導(dǎo)體制造中,例如鉛、汞與鎘等。事實(shí)上,布朗大學(xué)的研究人員們還針對(duì)多種納米材料進(jìn)行毒性研究,以期作為開(kāi)發(fā)更安全制造與處理方法的先決條件,以便在整個(gè)生命周期都能善加利用。

  “納米材料最佳之處在于你可為其進(jìn)行建構(gòu),使其具有所需的特定性能。”Kanes說(shuō),“因此,我們可以透過(guò)計(jì)算建模的方式,為這些材料進(jìn)行修改,使其毒性降低。”

  石墨烯一直被視為一種具有發(fā)展前景的新式材料,可望取代硅晶用于未來(lái)的半導(dǎo)體中。



關(guān)鍵詞: 半導(dǎo)體材料 石墨烯

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