Графен превратили в эффективный контейнер для удобрений

Новый день — новое применение легендарного графена. Напомним, что это фактически лист из атомов углерода, связанных вместе в одно полотно. Такая двумерная форма углерода ценится многими учёными за свою гибкость, прочность и высокую электропроводность. Материал уже используется в космосе, медицине и гибкой электронике.На этот раз исследователи из Аделаидского университета (Австралия) решили использовать чудо-материал на садовом участке. Оказалось, что графен благодаря длинному списку своих полезных свойств может стать эффективным «контейнером» для удобрений. По словам разработчиков, важнейшее свойство материала в том, что он способен медленно высвобождать в почву необходимые для растений питательные вещества.Специалисты работали с оксидом графена – соединением углерода, кислорода и водорода. Так, учёные заполняли листы оксида графена цинком и медью.Поясним, что оксид графена обладает высокой плотностью заряда, благодаря чему он способен связываться с большим количеством ионов питательных веществ, в которых нуждаются растения.А прочность оксида графена помогает сохранить сами удобрения и уберечь их от повреждений, которые могут возникнуть во время транспортировки. По словам специалистов, проблема сохранности удобрений, состоящих из гранул, – важнейшая проблема для производителей.Но самое главное, благодаря способности графеновых «контейнеров» медленно высвобождать содержимое, удобрения будут поступать в почву практически «по расписанию». По словам профессора Майка Маклохлина (Mike McLaughlin), именно то, что графен может выпускать удобрения медленно, является для сельского хозяйства ключевым фактором.На сегодняшний день многие удобрения, доступные на рынке, высвобождают весь свой «полезный груз» в течение 12-24 часов. Причём такие сроки могут совершенно не совпадать с тем периодом, когда растения действительно нуждаются в них.По мнению экспертов, иногда необходимо слегка отсрочить «выход» удобрений. «Когда вы сеете урожай, семенам необходимо некоторое время, чтобы прорасти и вырасти, так что фактически растение не сразу нуждается в питательных веществах», — объясняет Маклохлин.Он отмечает, что возможность заложить некоторую «отсрочку» высвобождения удобрений в почву (на 10-30 дней, в зависимости от разновидности семян и состояния окружающей среды), вероятно, поможет растениям получить большее количество питательных веществ.В своих экспериментах учёные, как уже отмечалось выше, заполнили листы оксида графена цинком и медью, а затем разместили полученные «контейнеры» рядом с зерном пшеницы. Как и положено, в исследованиях была контрольная группа с использованием обыкновенных растворимых удобрений.В течение первого дня наблюдался ожидаемый первоначальный всплеск выхода питательных веществ. Между тем графеновые «ёмкости» сохранили в себе больше удобрений. По итогу пшеница, выращенная рядом с новыми «контейнерами» для удобрения, «насыщалась» большим количеством цинка и меди.»Наше исследование показало: внедрение цинка и меди в листы оксида графена оказалось эффективным способом снабжения растений микроэлементами. Это также повысило прочность гранулированных удобрений, что лучше для транспортировки», — говорит Маклохлин.Несмотря на очевидные плюсы нового применения графена, у некоторых учёных «графеновые» удобрения вызывают опасение с точки зрения экологии. Могут ли они навредить?Авторы работы уверяют, что все опасения беспочвенны. Причина в том, что структура графена относительно схожа со структурой органического углерода, который уже присутствует там. Более того, есть даже вероятность того, что графен может быть полезным сам по себе, поскольку может расщепляться в другой вид питательных веществ.Графен не особо отличается от органических веществ почвы, говорит Маклохлин. Изучение деградации графена в окружающей среде показало, что он может превращаться в гуминовые кислоты. Они считаются очень полезными в сельском хозяйстве, добавляет учёный.В будущем специалисты намерены провести ещё ряд исследований «графеновых» удобрений, чтобы изучить то, как они работают с макронутриентами, например, фосфатом и азотом. Кроме того, они хотят доработать поверхностные свойства графена, чтобы тот смог ещё медленнее выпускать удобрения в почву.Результаты исследования и описание нового применения чудо-материала представлены в научном издании Applied Materials and Interfaces.Ранее авторы проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) рассказывали о спроектированном «губчатом» 3D-графене, который оказался в десять раз прочнее стали. Также мы сообщали, что легендарный материал поможет выявить взрывчатку по одной молекуле. О других применениях графена и создании новых материалов читайте в нашей специальной рубрике..