Графен — це дуже особливий матеріал, всього один атом завтовшки. Він має рідкісне поєднання властивостей, включаючи квантові та магнітні характеристики, які роблять його унікальним.

Нещодавно дослідники з США та Великобританії виявили дещо незвичайне в електричній поведінці графену.

Мікроскопічні зморшки в цьому надтонкому, надміцному матеріалі здатні суттєво змінювати його електричні властивості.

Це явище відоме як флексоелектрика, коли електричний заряд виникає внаслідок вигинання або деформації матеріалу. Це квантова версія, раніше теоретично передбачена в графені, але без значних прямих доказів.

Як пояснює команда дослідників, флексоелектрика обіцяє принципово новий спосіб зв'язування фізичних та електричних властивостей, потенційно контролюючи електрику в атомно тонких матеріалах, таких як графен, без необхідності додаткових хімічних речовин або матеріалів.

"Наша робота показує, що навіть звичайна зморшка може стати надзвичайною електронною характеристикою, якщо дивитися на неї з атомного масштабу", — говорить матеріалознавець Пуліке́л Аджаян з Університету Райса в США.

"Демонструючи, що геометрія сама по собі може змінювати електричну поведінку в графені, ми відкриваємо новий шлях для проектування матеріалів, властивості яких можна контролювати через структуру, а не хімію".

Дослідники створили природні нанозморшки в графені, які вимірювали менше ніж мільярдну частку метра. Ці зморшки потім ретельно досліджували, щоб перевірити їх форму, локальну електричну енергію та електричний струм.

Разом з комп'ютерними симуляціями фізичних змін та їх впливом на електрони, а також порівняннями з плоским графеном, дослідники виявили досить вражаючу різницю, яку ці зморшки роблять.

"Уявіть, що ви згинаєте гнучку лінійку, але вигин зжатий у просторі менше ніж мільярдна частка метра", — говорить матеріалознавець Сатвік Аджай Ієнґар, який очолював дослідження в Університеті Райса.

"На цьому масштабі електрони в графені трохи зміщуються в один бік, створюючи два протилежні електричні боки, як кінці маленької батареї".

Ці нанозморшки змінили спосіб, яким графен обробляє електрику. Його електрична поляризація, по суті, наскільки сильно протилежні два кінці 'маленьких батарей', була до 10 мільйонів разів більшою, ніж у набагато більших флексоелектричних системах.

Цікавий факт

Графен, завдяки своїм унікальним властивостям, вже використовувався для створення ефективних водяних фільтрів.