FoodPro Preloader

Graphene Sheets Rive seg til bånd


Grafen, et enkeltatom-tykt ark med karbon, er sterkere enn stål og så stivt som diamant. Likevel kan dette tøffe, tynne materialet også induseres til å skrelle seg i stykker. Punktering av et hull i grafen med en diamantspiss og gjentatte ganger å flytte den spissen frem og tilbake, snarere som å rukke opp et teppe, forårsaker smale strimler av karbon for å krølle spontant oppover, rive ut av grafenlaget og til og med kaste seg tilbake på seg selv, forskere fra Trinity College Dublin rapporterer i en artikkel i Nature den 13. juli. Opp

Grafen, et enkeltatom-tykt ark med karbon, er sterkere enn stål og så stivt som diamant. Likevel kan dette tøffe, tynne materialet også induseres til å skrelle seg i stykker.

Punktering av et hull i grafen med en diamantspiss og gjentatte ganger å flytte den spissen frem og tilbake, snarere som å rukke opp et teppe, forårsaker smale strimler av karbon for å krølle spontant oppover, rive ut av grafenlaget og til og med kaste seg tilbake på seg selv, forskere fra Trinity College Dublin rapporterer i en artikkel i Nature den 13. juli.

Oppdagelsen er "helt overraskende", sier James Tour, en spesialist i nanoteknologi ved Rice University i Houston, Texas. Tour sier at siden teknikken er i sin barndom og forskerne ennå ikke har demonstrert at de kan kontrollere det, er det vanskelig å se nøyaktig hvordan det kan brukes. Men effektiverne, fysikerne Graham Cross og James Annett, tror at det skal være mulig å kontrollere båndets størrelse og måten de skaler og bretter på, noe som kan gjøre dem nyttige i elektroniske kretser.

Annett-en utdannet student på tidspunktet for oppdagelsen, skjedde ved en tilfeldighet ved at han dro en diamantspiss over overflaten av grafen for å teste karbonarkets anti-friksjonsegenskaper. Noen ganger la han merke til at spissen ville punktere grafenarket, og det ville fortsette å rive seg i lange bånd av varierende størrelse opp til titalls mikrometer lange. "Da James viste meg sine resultater, visste jeg umiddelbart at vi hadde oppdaget noe viktig, " sier Cross.

Mekanisme magi

Prosessen er mulig, sier Cross, fordi et enkelt, flatt lag av grafen er mindre energisk stabilt enn flere lag. Gitt friheten til å bevege seg, ville et grafenbånd hellere rulle seg opp og kaste seg tilbake på seg selv enn å holde flush med overflaten. Men for å nå den mer stabile tilstanden må et bånd rive andre sterke karbon-karbonbindinger inne i grafen da det skreller bort - en energisk barriere for bevegelse. Oscillering av diamantspissen bidrar til å overvinne den barrieren. Prosessen virker ved romtemperatur; men ved høyere temperaturer vokser båndene raskere og er lengre.

Det er mange måter å skjære former ut av grafen, for eksempel ved å bruke kjemikalier, lasere eller oksygenplasma til å etke bort uønskede deler av et grafenark. I fjor skapte en gruppe ledet av fysiker Paul McEuen ved Cornell University i Ithaca, NY, komplekse kutt og folder i grafen, en prosess som de liknet med kirigami, den japanske papirklippingen. Men Cross og Annetts metode virker under mildere forhold og kan brukes til å lage mange bånd raskt, forskerne tenker, fordi hver form ikke trenger å bli mødt skåret ut.

Cross mener at hvis han kan styre måten båndene danner og stabler på, kan han kanskje bruke dem som transistorer (elektriske brytere), kondensatorer (enheter som lagrer elektrisk ladning) eller forbindelser mellom elektrisk ledende grafenark. I upubliserte eksperimenter, sier han, han har allerede kontrollert måten linjene stabler oppå hverandre.

Boris Yakobson, en materialforsker ved Rice University, sier at han er "begeistret" av funnene. Hvis forskerne kan bruke flere diamanttips i forskjellige former og videre kontrollere prosessen, kan man forestille seg å lage et forhåndsdesignet båndnettverk som er klar til å fungere som elektroder i en bestemt krets av en fremtidig enhet, sier han.

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse og ble først publisert 13. juli 2016.