È stato usato per tingere di verde il fiume Chicago il giorno di San Patrizio. È stato usato per trovare macchie di sangue latenti sulle scene del crimine. E ora i ricercatori della Northwestern University lo hanno usato per esaminare il materiale più sottile al mondo.

Lo strumento utile è la fluoresceina colorante, e Jiaxing Huang, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la McCormick School of Engineering and Applied Science, e il suo gruppo di ricerca hanno utilizzato il colorante per creare una nuova tecnica di imaging per visualizzare il grafene, un foglio spesso un atomo che gli scienziati ritengono possa essere utilizzato per produrre elettronica trasparente e flessibile a basso costo a base di carbonio.

I loro risultati sono stati recentemente pubblicati nel Giornale della Società Chimica Americana .

Essendo i materiali più sottili al mondo, il grafene e i suoi derivati ​​come l'ossido di grafene sono piuttosto difficili da vedere. Gli attuali metodi di imaging per i materiali in grafene implicano in genere tecniche costose e dispendiose in termini di tempo. Per esempio, microscopia a forza atomica (AFM), che scansiona i materiali con una punta minuscola, viene spesso utilizzato per ottenere immagini di materiali in grafene. Ma è un processo lento che può guardare solo a piccole aree su superfici lisce. Microscopia elettronica a scansione (SEM), che scansiona una superficie con elettroni ad alta energia, funziona solo se il materiale è posto sotto vuoto. Sono disponibili alcuni metodi di microscopia ottica, ma richiedono l'uso di substrati speciali, pure.

"Non esistono davvero buone tecniche abbastanza generali da soddisfare le diverse esigenze di imaging nella ricerca e nello sviluppo di questo gruppo di nuovi materiali, " dice Huang. "Per esempio, le persone hanno proposto di mettere materiali di grafene su fogli di plastica per l'elettronica flessibile, ma vederli sulla plastica è stato molto impegnativo. Se non si possono esaminare questi materiali, il controllo della qualità sarà difficile".

L'etichettatura fluorescente è stata utilizzata di routine per l'immagine di campioni biologici, tipicamente utilizzando coloranti fluorescenti che fanno illuminare gli oggetti di interesse al microscopio a fluorescenza. Ma una tale tecnica non funziona per i materiali di grafene a causa di un meccanismo chiamato estinzione della fluorescenza:possono "spegnere" la fluorescenza delle molecole di colorante vicine.

"Così abbiamo pensato, che ne dici se mettiamo la tintura ovunque?" dice Huang. "In questo modo, tutto lo sfondo si illumina, e ovunque tu abbia il grafene sarà scuro. È una strategia inversa che si rivela funzionare a meraviglia".

Quando Huang e il suo gruppo hanno rivestito un campione di grafene con fluoresceina e lo hanno messo sotto un microscopio a fluorescenza, un metodo molto più economico, strumento prontamente disponibile:hanno ottenuto immagini nitide come quelle acquisite con AFM e SEM.

Il team ha chiamato la loro nuova tecnica microscopia di spegnimento a fluorescenza (FQM). "Quando (studente laureato) Jaemyung mi ha mostrato per la prima volta le immagini FQM dei materiali di grafene, "Huang dice, "Sono stato ingannato dai dettagli vividi e ho pensato che fossero immagini SEM o AFM".

Inoltre, il gruppo ha scoperto che FQM può visualizzare i materiali di grafene in soluzione. "Nessuno è stato in grado di dimostrarlo prima, " dice Huang. Il colorante può anche essere aggiunto ai materiali fotoresist in modo che i fogli di grafene possano essere visti durante la fotolitografia. Hanno anche scoperto che il colorante potrebbe essere facilmente lavato via senza interrompere i fogli stessi.

"È un metodo semplice ed economico che funziona sorprendentemente bene in molte situazioni, " dice Huang.