标记墨水转化为基于石墨烯的电路，用于低成本传感器

使用简单的标记和激光束创建电路的第一个案例表明，简单和可持续的材料可以在任何表面上产生创新的应用，例如咖啡杯。

由比萨圣安娜高级研究学院生物工程副教授Francesco Greco协调的一个研究小组将红色记号笔的墨水转化为基于石墨烯的电路。该研究发表在《高级科学》杂志上，是格拉茨理工大学圣安娜学院、CSGI胶体与表面科学中心、佛罗伦萨大学和意大利技术研究所合作的结果。

“将激光束照射到油墨上，会将其转化为一种多孔导电碳，称为‘激光诱导石墨烯’（LIG）。到目前为止，我们认为只有从特定的塑料材料和聚合物中才能获得这种LIG，这在某种程度上限制了它的应用。另一方面，油墨或涂料可以很容易地在任何地方用于涂覆其他物体。它们也代表了一种经济上有利的替代品，”Greco说。

作为欧洲5DNanoprinting项目的一部分，这项研究诞生于一种日常用品：一种红色记号笔，就像你在文具店买的那样，用于在白板上写字。这种红色标记物含有一种名为曙红的特定染料，其化学结构与石墨烯相似，并且具有高度的温度稳定性。

第一个注意到曙红染料特殊特性的是固体物理研究所（格拉茨大学）的博士后Alexander Dallinger。Dallinger观察到油墨在激光照射下的奇怪行为。

“最初的发现是偶然的。我尝试在其他材料上进行激光书写，但没有成功。它们都没有转化为导电石墨烯。我用红色标记在其中一个样品上书写以识别它。由于错误（或运气？），激光束越过了书写。就在那时，我看到了一个黑色的痕迹出现。

“我很感兴趣，立刻分析了它：痕迹是导电的，是石墨烯。这引发了许多问题：记号笔墨水是由什么制成的？为什么这个标记有效，而其他标记无效？秘密成分是什么？Dallinger说：“这些问题是整个研究的起点，也是导致这篇论文发表的发现。”

为了将颜色转化为电路，研究小组采取的第一步是在计算机上定义电子电路的设计，并在他们选择的表面上追踪颜色（例如，可以是一张纸、一个咖啡杯或一副眼镜）。

一旦定义了这些动作，激光机就会将计算机生成的设计追踪到有色表面上。当暴露在激光下时，曙红染料会发生化学转化。

“这种被称为‘Paint&Scribe’的方法，通过激光诱导，在任何表面上集成了基于石墨烯的电路。画一个物体，然后把激光照射到它上面，你就得到了一个电路。考虑到到到到目前为止，石墨烯基电路仅在聚合物前体上获得，这是一个创新系统，”Greco解释道。

Rodorico Giorgi和Rachel Camerini分别是佛罗伦萨大学化学系Ugo Schiff和CSGI胶体与表面科学中心的副教授和博士后，也在这项研究中发挥了重要作用。他们在颜色和颜料化学领域的经验对于分析油墨的成分和鉴定石墨烯形成的染料至关重要。

“我们在文化遗产领域工作，研究物质及其转化。这是因为。令人惊讶的是，对有机染料性质的了解突然成为解释一种前所未有的现象的关键。你知道很多事情，但你无法解释一切。然后有一天，你把两块拼图拼在一起，向前迈出了一步。Giorgi解释说：“这就是科学之美。”

与超过10万名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新消息。

“我相信我们的研究是一个例子，说明科学好奇心如何出乎意料地带来实际和应用意义。事实上，这项研究除了分析为什么只有一些染料适合转化为LIG外，还旨在提出一种在任何表面上实现电路和传感器的方法，”Greco说。这可能会促进许多领域的应用：可打印电子产品、生物医学传感器、机器人、自动化、环境传感器。我们已经在开发其中的一些应用程序。

“我们还开始研究其他来源于天然材料的染料，目的是创造绿色电子产品，”Greco总结道。p