Может ли живое существо производить графен?

Да, но это не будет похоже на то, как мы это делаем.

Механизм, с помощью которого организм будет производить графен, не будет похож ни на один из наших грубых химических процессов. Живые существа используют белки, называемые ферментами, для выполнения всех своих химических реакций. Ферменты — это невероятные молекулярные машины, которые облегчают почти все биохимические реакции. Нет никаких оснований думать, что ферментативный процесс не может производить графен, или что не может существовать фермент или путь ферментов, которые уже производят графен, которые мы просто не открыли. Но, что важно, этот ферментативный процесс не будет похож ни на один из наших существующих методов.

Примером этого может быть производство аммиака в биологических и искусственных процессах. Большая часть промышленного аммиака сегодня производится по процессу Габера , который основан на экстремальном давлении и температуре для катализа реакции газообразного азота с аммиаком. Между тем, в почве вокруг нас крошечные бактерии производят ферменты, называемые нитрогеназами , которые производят аммиак из того же газообразного азота без необходимости высокого давления или температуры. Жизнь намного лучше в органической химии, чем мы (в конце концов, она ее изобрела). Вероятно, может существовать или уже существует биологическая альтернатива методу Тан Лау для производства графена, который вообще не требует высоких температур.

Драконы — жвачные животные с многочастным желудком. Они едят органический материал и в первом желудке сжигают материал при температуре 800°C, пока он не станет оксидом графена.

Во втором желудке хлопья оксида графена смешиваются с бактериями, которые переваривают оксид графена и превращают его в графен.

В третьем и четвертом желудке обрабатывается графен, который тело дракона использует для роста костной и мышечной ткани.

Это работает для драконов, но также работает и для других жвачных животных, таких как овцы и крупный рогатый скот.

Овцы едят траву. В их четырехчастных желудках траву сначала доводят до 800С. Затем во втором желудке он смешивается с бактериями, превращающими оксид графена в графен. В третьем и четвертом желудках очищается и перерабатывается графен. Затем его используют для выращивания овечьей шерсти. Фермеры стригут овец ножницами с алмазными лезвиями, прядут и вплетают их в баллистическую броню.

Да!

Есть много веществ, которые мы (как и люди с лабораториями) не можем синтезировать в больших количествах, особенно если важна хиральность. Для них мы обычно полагаемся на микроорганизмы, генетически модифицированные или простые, иногда на клеточные линии организмов, а иногда на клетки в организмах. Графен трудно (для нас) производить только в больших листах, небольшие его частицы будут генерироваться простым натягиванием куска графита на лист бумаги (это также называется письмом карандашом). Графен не имеет свойств, изначально плохих для биохимии, поэтому ничто не мешает клеткам его производить.

Существует бесконечное количество различных возможных молекул (конечных, но ошеломляюще больших, если вы ограничиваете размер до конечного) и (относительно) небольшое конечное количество молекул, синтезируемых в клетках — это потому, что эволюция является движущим фактором, который продвигает клеточную биохимию — изменения уже установившихся процессов могут производить другие молекулы, но этот «новый» путь должен : быть слишком затратным с точки зрения энергии и т. д. В целом должен быть положительный чистый эффект этого нового пути, иначе эволюция не будет его продвигать.

Таким образом, каждый существующий биохимический путь (до момента вмешательства первого человека-генетика) был когда-то случайным образом сформирован из существующего пути, имел положительный эффект и присутствовал в организме, который не умирал.

Есть много реакций, которые не выглядят полезными (пути, производящие кислород в качестве побочного продукта, или те, которые используют кислород, например, поскольку O2 на самом деле довольно коррозионный...), но, если все вещи подсчитаны. Некоторые пути могут быть очень трудно эволюционировать из ранее существовавших, поскольку они отбрасывают или используют токсичные молекулы направо и налево, но на первый взгляд никакая реакция не является полностью невозможной - высокую температуру реакции обычно можно обойти с помощью ферментов, крайняя токсичность обходится наложением мембраны вокруг и т. д.

это будущий Мефисто здесь.

Вы можете попытаться создать «органическую реакционную камеру», которая может создать необходимые условия. Подумайте об остеодерме: вы можете создать сферу из отложенных минералов внутри с большим количеством воздушных карманов (лучшая изоляция) и сильной васкуляризацией снаружи, чтобы быстро избавиться от отработанного тепла. Вы также можете обойтись ~165 °C, просто держите вещи там дольше.

Ты должен сам разобраться с системой клапанов, и слушай, ты должен изгнать Хиллари, пока она не набрала больше силы, у меня мало времени... О нет, они здесь, да пребудет с тобой четвертый !

Метод Хаммера является более безопасным способом производства оксида графита при более низких температурах (> 98 ° C), хотя и менее эффективным, чем традиционные методы (Танг-Лау). Оксид графита является посредником в производстве графена. Если животное / организм может пройти через эти различные этапы производства графена, аналогично описанные в ответе Энди (через несколько желудков и т. Д.), То это возможно. https://wikipedia.org/wiki/Хаммерс%27_метод

Некоторые бактерии, такие как термофилы, могут выдерживать экстремальные температуры до 122°C, так что это вполне возможно. Если вы хотите, чтобы это стало частью вашей истории, вы можете упомянуть, что бактерии живут в подводных жерлах, а рыбы вокруг жерл поглощают бактерии в достаточно значительных количествах, чтобы производить значительное количество графена. https://en.wikipedia.org/wiki/Термофил

Графен и углеродные волокна имеют много значений, в первую очередь проблему, которую некоторые исследования предполагают, что графен ребрит клеточную мембрану.

Другая проблема заключается в том, что графит для создания графена требует нефтяного кокса, который получается при нагревании нефти до температуры более 1400 °C. Ни один живой организм не способен противостоять таким температурам и, очевидно, не способен создавать такие температуры, потому что белки денатурируют при еще более низких температурах.

Но вот хорошие моменты

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cssc.201901404 https://phys.org/news/2019-07-graphene-carbon-dioxide.html Производство графена из CO2, вдохновленное в способности растений преобразовывать атмосферный СО2 в биомассу с помощью воды, поэтому преобразование СО2 в графен возможно с помощью металлических ферментов и металлических пластин на основе меди и палладия, текущей проблемой является низкая эффективность при высокой энергии, необходимой при температурах более чем 1000 ° C (заведомо меньше, чем текущий коксовый процесс).

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08824-8 Восстановление СО2 до твердых углеродных аллотропов с использованием жидких металлических электрокатализаторов может преобразовать атмосферный СО2 в твердый углерод с низкой эффективностью в настоящее время, производя так мало количеств.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5b02427 Углеродные нановолокна из CO2 с использованием электролитов на основе карбоната и электродов из иридия и никеля, по-видимому, с использованием низкой энергии, полученной с использованием фотоэлектрического гальванического элемента с максимальным значением 2,5- 2,7 вольта и 2 ампера. Это очень положительный вариант.

Если вы хотите, чтобы были бактерии, синтезирующие кремниевые композиты, https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2008/jm/b719528a#!divAbstract , если вы хотите использовать вещи на основе кремния, такие как карбид кремния. Но кто-то с большим знанием химии может объяснить это лучше, возможно, я неправильно понял некоторые вещи.

Но этот https://newatlas.com/bacteria-make-graphene/60529/ является наиболее позитивным способом синтеза бактериями графена с более высокой чистотой, чем процесс химического восстановления.

Но у вас все еще есть большая проблема в процессе:

нагреть нефть или минеральный углерод>>>получить графит>>>очищать графит>>>оксид графита>>>уменьшить оксид графита>>получить графен>>>очистить графен

С предоставленной информацией вы практически решили последние три шага, поэтому я бы сосредоточился на поиске того, как живое существо может производить графит при более низкой температуре, но следует ожидать, что, как упомянул другой пользователь, биологический процесс будет очень отличается от промышленного процесса.