С помощью лазера исследователи из Китая вырезали на поверхности многослойного оксида графена особые узоры, которые придали модифицированному материалу сразу два свойства природных материалов – иридисценцию и гидрофобность.

Полученная в результате обработки поверхность переливается всеми цветами радуги как крылья бабочки или надкрылья жука, а также отталкивает воду, заставляя ее собираться в идеально сферические капли, как на поверхности лепестков роз.

Исследователи из Университета Цзилинь в Чанчуне заявляют, что биомиметическая поверхность добавляет еще один способ практического применения графена и материалов, являющихся его производными. Супергидрофобные поверхности могут, например, найти применение в микроскапиллярных системах, предназначенных для контролируемого перемещения небольших объемов жидкости.

Графен и оксид графена уже показали себя как биологически совместимые материалы для выращивания живых клеток для тех приложений, для которых важно контролируемое смачивание поверхности. Иридисценция может применяться как из эстетических соображений так для того, чтобы сделать поверхность графена видимой невооруженным глазом, радужный оксид графена также может стать полезным для изменения оптических свойств микросистем на основе графена и его производных.

Многие природные поверхности демонстрируют супергидрофобные свойства – попадая на такие поверхности, вода не растекается, а собирается в виде капель, обладающих практически идеальную сферическую форму. Это происходит благодаря тому, что микроскопические впадины и возвышения, которыми изобилует рельеф листьев и лепестков растений, улавливают воздух и не дают каплям растекаться. Этот же микро- и наноразмерный периодический рельеф и является причиной иридисценции природных объектов – регулярные повторения рельефа образуют дифракционные решетки, отражающие излучение с определенной длины волны (например, крылья бабочки не содержат пигмента, а их окраска обусловлена тем, что чешуйки образуют дифракционную решетку).

Исследователи создали радужное производное графена, вырезав на поверхности оксида графена интерференционный шаблон с помощью системы из двух лазеров – на поверхности были прорезаны параллельные канавки на расстоянии около 2 мкм друг от друга, полученная при этом поверхность сразу же заиграла всеми цветами радуги.

Более детальное изучение полученной поверхности показало, что она содержала наноскладки и искривления, образование которых связано искривлениями структуры графена и также вносящих свой вклад в светорассеивание.

Взаимодействие полученных поверхностей с водой продемонстрировало их супергидрофобность, которая, по словам исследователей, обусловлена двумя факторами. Первый фактор – неровность поверхности, второй заключается в том, что при обработке лазером оксида графена уменьшается количество атомов кислорода, и поверхность становится менее гидрофильной; сочетание обоих факторов приводит к супергидрофобности.