O grafeno, uma folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo, é o material mais forte conhecido, mas também um dos mais frágeis. Quando rasga, rasga em direções específicas, o que tem implicações para seu uso em eletrônica e outras aplicações.

Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley, mostraram que esses rasgos seguem regras específicas e que é mais provável que o material se rasgue ao longo de linhas que formam um ângulo de 30 graus em relação à sua rede cristalina. As descobertas, publicadas na revista Nature Communications, podem ajudar os engenheiros a projetar materiais à base de grafeno que sejam mais resistentes ao rasgo.

"Descobrimos que existem certas direções no grafeno que têm maior probabilidade de rasgar do que outras", disse o principal autor do estudo, Junhao Lin, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da UC Berkeley. "Isso ocorre porque os átomos de carbono no grafeno estão dispostos em uma rede hexagonal, e as ligações entre esses átomos são mais fortes em algumas direções do que em outras."

Os pesquisadores usaram uma combinação de simulações atomísticas e cálculos teóricos para determinar as direções mais prováveis ​​para a ruptura do grafeno. Eles descobriram que é mais provável que o material se rasgue ao longo de linhas paralelas às bordas da rede hexagonal e que é mais provável que os rasgos ocorram nos cantos dos hexágonos.

"Isso é importante porque significa que podemos projetar materiais à base de grafeno que são mais resistentes ao rasgo, evitando essas direções", disse o autor sênior do estudo, Robert Ritchie, professor de ciência e engenharia de materiais na UC Berkeley. "Por exemplo, poderíamos usar folhas de grafeno orientadas de modo que as bordas dos hexágonos fiquem paralelas à força aplicada, ou poderíamos usar folhas de grafeno que foram reforçadas com outros materiais para evitar que se rasguem."

As descobertas também podem ter implicações para o uso do grafeno na eletrônica. O grafeno é um material promissor para uso em dispositivos eletrônicos de próxima geração, mas é importante garantir que o material seja forte o suficiente para suportar os rigores do uso. Ao compreender os mecanismos de ruptura do grafeno, os engenheiros podem projetar dispositivos baseados em grafeno que sejam mais duráveis ​​e confiáveis.

Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation e pelo Departamento de Energia.