石墨烯：弯曲得越多，它变得越柔软

 
一个弯的例证在双层石墨烯的。图片来源：Blanka Janicek，Pinshane Huang实验室伊利诺伊大学工程师的最新研究将原子尺度的实验与计算机建模相结合，以确定弯曲多层石墨烯所需的能量。自从石墨烯首次被隔离以来，这个问题一直困扰着科学家。该发现发表在《自然材料》杂志上。
研究人员说，石墨烯是排列在晶格中的碳原子的单层，是世界上最坚固的材料，它是如此之薄以至于具有柔韧性。它被认为是未来技术的关键要素之一。
当前对石墨烯的大多数研究都针对纳米级电子设备的发展。然而，研究人员说，从可伸缩电子设备到如此之小以至于用肉眼无法看到的微型机器人等许多技术都需要了解石墨烯的力学，特别是石墨烯如何弯曲和弯曲，以释放其潜力。
“材料的弯曲刚度是其最基本的机械性能之一，”材料科学与工程专业研究生和研究合著者Edmund Han说。 “尽管我们已经研究石墨烯已有二十年了，但我们尚未解决这一非常基本的特性。原因是，不同的研究小组提出了不同的答案，涵盖了多个数量级。”
研究小组发现了为什么以前的研究工作不同意的原因。机械科学与工程学研究生和研究合著者Jaehyung Yu说：“他们要么弯曲材料，要么弯曲材料很多。” “但是，我们发现石墨烯在这两种情况下的行为有所不同。当稍微弯曲多层石墨烯时，它的行为更像是一块坚硬的板或一块木头。当您将其弯曲很多时，它的行为就像一堆纸，原子层可以互相滑过。”
机械科学与工程学和研究的合著者阿伦德·范德赞德说：“这项工作令人兴奋的是，它表明即使每个人都不同意，但它们实际上都是正确的。” “每个小组都在测量不同的东西。我们发现的是一个模型，通过显示它们如何通过不同程度的弯曲相互关联来解释所有分歧。”
为了制造弯曲的石墨烯，Yu将另一种二维材料六方氮化硼的单个原子层加工成原子级台阶，然后将石墨烯压在顶部。 Han用聚焦的离子束切割了一片材料，并用电子显微镜对原子结构进行了成像，以查看每个石墨烯层的位置。
然后，该团队开发了一组方程式和模拟，以使用石墨烯弯曲的形状来计算弯曲刚度。
研究生Edmund Han，左，教授Elif Ertekin，研究生Jaehyung Yu，教授Pinshane Y. Huang，教授Arend M. van der Zande已经确定了弯曲多层石墨烯所需的能量-一个长期以来一直存在的问题科学家们。