A pressão do gás foi aplicada a uma membrana de grafeno amassada para fazê-la inchar e enrijecer. O resultado? A pressão do gás revelou que esse material de carbono atomicamente fino - universalmente considerado forte e rígido - tem um "lado mais macio". A redução de rigidez maior do que a esperada com o aumento do amassamento fez com que os pesquisadores refinassem sua compreensão da mecânica do material.

A descoberta da mecânica suave em um material rígido dá aos engenheiros um "botão" para ajustar as propriedades. Isso é, mudando a forma do grafeno, ou grau de amarrotamento, muda sua rigidez. Os materiais podem ser projetados para aplicações em que menos rigidez é desejável, como componentes de bicicletas, em que a rigidez reduzida funciona como suspensão natural para amortecer uma viagem dura, ou peças de aeronaves, em que materiais menos frágeis são menos propensos a falhas catastróficas.

Embora o grafeno seja considerado um material 2-D, nunca existe em um estado perfeitamente plano. Como pele enrugada, quando este carbono atomicamente fino é sintetizado, por qualquer técnica, está amassado. No Center for Nanophase Materials Sciences, cientistas submeteram uma membrana de grafeno a gás pressurizado para torná-la protuberante, alongando suas rugas e permitindo a medição das propriedades elásticas em diferentes graus de amarrotamento. Os experimentos foram especialmente desafiadores devido à espessura da membrana. Os cientistas usaram a espectroscopia Raman para medir as mudanças na tensão do grafeno (revelado por espectros vibracionais, ou assinaturas de interações entre átomos) e profilometria interferométrica para medir a topografia de superfície do grafeno amassado (deflexões de alguns mícrons ao longo do eixo vertical, ou seja, perpendicular ao plano do grafeno perfeitamente plano).

Essas técnicas complementares permitem que os pesquisadores examinem a mesma amostra de maneiras diferentes para obter uma nova compreensão do que acontece com as flexões de grafeno. Eles descobriram uma relação não linear inesperada entre a força aplicada a uma membrana de grafeno amassada e a distância que ela desvia em comparação com o que a teoria prevê para um grafeno perfeitamente plano. Isso significa que inicialmente o material cede facilmente, mas se torna progressivamente mais rígido quanto mais deformado (neste caso, à medida que a membrana de grafeno incha em resposta à pressão do gás). "Mais suave, "ou menos rígida, materiais de carbono podem ser vantajosos em muitas aplicações de engenharia, tais como materiais estruturais que são menos propensos a desenvolver rachaduras e podem ceder antes de atingirem o ponto de falha. Esses materiais "amassados" podem ser superiores aos materiais fortes, mas frágeis, que falham catastroficamente.