Grafener piezoelektrisk løfte

Ingeniører forudsiger, at grafen kan lokkes til at fungere piezoelektrisk, blot ved at stikke trekantede huller ind i materialet.

grafen, det ultraholdbare kulstofmateriale, der lover til en række anvendelser, har endnu et trick i sit enkeltatom-tykke ærme.

Ingeniører ved University of Houston har brugt kvantemekaniske beregninger til at vise, at blot ved at skabe huller med en bestemt konfiguration i et ark grafen, de kan lokke grafen til at opføre sig som et piezoelektrisk materiale. Piezoelektriske stoffer genererer elektricitet som reaktion på fysisk tryk, og omvendt, og videnskabsmænd kan bruge disse materialer til applikationer såsom energihøst og kunstige muskler, samt at lave præcise sensorer.

Grafen i sig selv er ikke naturligt piezoelektrisk. Men ingeniørerne i Houston begrundede, at hvis de tog enten en halvledende eller isolerende form for grafen, udstansede trekantede huller i det, og påførte et ensartet tryk på materialet, de kunne få det materiale til at virke, som om det var piezoelektrisk.

Holdets beregninger viste, at trekantede huller faktisk resulterede i piezoelektrisk adfærd, mens cirkulære huller – som de forudsagde – ikke gjorde det. De fandt også ud af, at grafens pseudo-piezoelektricitet var næsten lige så stærk som den for velkendte piezoelektriske stoffer såsom kvarts. Forfatterne foreslår, at trekantede porer kunne skabes i ægte grafen ved hjælp af elektronstrålestråling i et laboratorium, hvilket betyder, at disse beregninger kan testes ved hjælp af eksisterende metoder.

"Naturen har givet menneskeheden ... et meget begrænset udvalg af effektive elektromekaniske materialer", der udviser piezoelektricitet, skrive forfatterne i deres papir, accepteret til AIP'erne Anvendt fysik bogstaver . Tilføjelse af grafen til listen "kan potentielt åbne nye muligheder" for brug, både til grafen og til applikationer, der er afhængige af piezoelektricitet.