Tartu ülikooli materjaliteaduse ja rakendusfüüsika vanemteaduri Raivo Jaaniso sõnul on üheaatomiline graafenikiht kui valge paber, mille teadlane saab vastavalt soovile ise täis kirjutada: “Grafeen on ühe aatomkihi paksune süsiniku materjal. Teda võib ette kujutada nii, et kui te pliiatsiga tõmbate paberile joone, siis jäävad sinna grafeenilehed.”

Süsinik on nimelt ideaalne alusmaterjal erinevate funktsionaalsete molekulide sidumiseks. Need seotud lisamolekulid teevadki tavalisest grafeenikihist tundliku sensori, mis detekteerib õhust mitmesuguseid aineid alates sõidukite heitgaasidest kuni mürgise ammoniaagini välja.Grafeenisensor. Autor: Lauri Kulpsoo/Tartu ülikool

Eestlased edendavad suure 10-aastase rahvusvahelise grafeeniprojekti raames tervise ja keskkonna tööpaketi tegevusi. Kokku osaleb grafeeniprojektis üle saja osapoole ning projekti eesmärgiks ongi uute toodete ja teenuste välja töötamine – grafeen on niivõrd universaalne materjal, et erinevatel kasutusvõimalustel ole piire. Oluliseks eesmärgiks on inimeste elu ja tervist parandada:

“Kõige suurem terviserisk, mis keskkonnast tänapäeval tuleb, see tuleneb õhu saastatusest. Inimesed oleksid sellest palju teadlikumad ja nad ka näeksid õhu kvaliteeti seal kus nad on just sellel hetkel, kui meie kaasaskantavad nutiseadmed näiteks oskaksid õhu kvaliteeti määrata,” on Jaaniso elevil.

Just grafeenil põhinevaid ja nutiseadmetesse sobilikke sensoreid materjaliteadlaste laboris välja töötataksegi. Sõidukite heitgaasidele nagu NOx, CO ja CO2 reageeriv sensor on laboris juba olemas, hiljuti avaldati teadustöö ammoniaagi detekteerimise edusammudest. Tavakasutaja jaoks kõlbliku tööriista ja rakenduseni läheb siiski veel mõned aastad aega.

Margus Kodu. Autor: Lauri Kulpsoo/Tartu ülikool

Ammoniaak on loomakasvatusest, lautadest ja sõnnikuhoidlatest eralduv keskkonnaohtlik gaas. Lisaks on ammoniaak inimesele mürgine ja oluline on mõõta selle sisaldusi suurte tööstuslike külmutusseadmetega töötavate inimeste heaoluks.

Selleks, et õhuke grafeenikiht suudaks ammoniaaki ära tunda, tuleb laseri abiga süsiniku aatomitele vanaadium pentoksiidi (V2O5) kiht lisaks ladestada.

Ideaalis võiks grafeeni baasil arendatav ühe ruutsentimeetrine sensor mõõta meie nutiseadmes reaalajas õhus leiduvaid toksilisi aineid: sensori edasiarendusena sünniksid juba mobiilirakendused, mis aitavad igapäevases elus tervislikumaid liikumisteid valida ning õhureostuse poolest kehvema kvaliteediga piirkondasid või aega vältida.

Kaugemas tulevikus võiks mobiilisensorid hingeõhu abil isegi inimese tervislikku seisundit hinnata – ehk nagu teadlased ütlevad, grafeeni kasutamisel piire ei ole.