Nyhedshistorie:Ny undersøgelse afslører uventet blødhed af tolagsgrafen

I undersøgelsen, offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang B , forskerne viste, at tolagsgrafen, bestående af to lag grafen, var mærkbart blødere end både todimensionel (2-D) grafen og tredimensionel (3-D) grafit langs stablingsretningen.

Dette overraskende resultat adskiller sig fra tidligere forskning, der viste, at 2-D grafen, et fladt enkelt lag af carbonatomer arrangeret i en bikagestruktur havde mange af de samme mekaniske egenskaber som 3-D grafit, som er en naturligt forekommende form for kulstof opbygget af en meget svag stak af mange lag grafen.

Måling af stivhed

Grafen er et 2-D materiale, men har 3-D egenskaber, såsom dens stivhed i 'ud af planet'-retningen, vinkelret på grafenpladernes plan.

Opførselen af ​​π-elektroner i flerlagsgrafen bestemmer dens stivhed uden for planet. I dette studie, forskerne fandt ud af, at når tolagsgrafen komprimeres ud af planet, nogle π-elektroner 'klemmes' gennem grafenplanerne, som er uigennemtrængelige for små molekyler såsom vand. Denne respons gør materialet blødere og meget lettere at komprimere.

Dr. Yiwei Sun, hovedforfatter af undersøgelsen fra Queen Mary University of London, sagde:"Vores tidligere undersøgelse viste, at 2-D grafen og 3-D grafit har mange af de samme mekaniske egenskaber, så vi var overraskede over at se, at tolagsgrafen er meget blødere end begge disse materialer. Vi tror, ​​at blødheden af ​​tolagsgrafen skyldes "klemning" af pi-elektroniske orbitaler gennem grafenlagene. For eksempel, hvis brødet på en burger erstattes af en bagel er det endnu nemmere at komprimere, fordi indholdet kan presses ud af bagelhullet."

Realisering af potentiale

Ofte hyldet som et 'vidundermateriale', grafen har den højeste kendte termiske og elektriske ledningsevne og er stærkere end stål, udover at være let, fleksibel og gennemsigtig.

Det blev opdaget i 2004 ved at skrælle grafenflager af bulkgrafit (brugt i blyantledninger og smøremidler) ved hjælp af klæbrig tape.

At stable grafenflagerne oven på hinanden giver flere muligheder, da materialets ekstraordinære egenskaber bestemmes af interaktioner mellem dets stablede lag. Dens unikke egenskaber kan også finjusteres til forskellige applikationer ved at stable andre 2D-materialer, såsom bornitrid og molybdændisulfid, til grafen.

Denne undersøgelse giver indsigt i de komplekse interaktioner mellem grafen-dobbeltlag og muliggør kvantificering af dets egenskaber, hvilket er afgørende for at udforske fremtidige anvendelser af materialet i enheder som vertikale transistorer og tryksensorer.