p Pesquisa da Rice University e da University of California em Berkeley pode dar à ciência e à indústria uma nova maneira de manipular o grafeno, o maravilhoso material que deve desempenhar um papel na eletrônica avançada, aplicações mecânicas e térmicas. p Quando o grafeno - uma folha de carbono com um átomo de espessura - rasga sob estresse, faz isso de uma maneira única que intrigou os cientistas que primeiro observaram o fenômeno. Em vez de rasgar aleatoriamente como um pedaço de papel faria, ele busca o caminho de menor resistência e cria novas arestas que dão ao material as qualidades desejáveis.

p Como as bordas do grafeno determinam suas propriedades elétricas, encontrar uma maneira de controlá-los será significativo, disse Boris Yakobson, Karl F. Hasselmann de Rice, Professor de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais e professor de Química.

p É raro que o trabalho de Yakobson como físico teórico apareça no mesmo artigo com evidências experimentais, mas a recente apresentação em Nano Letras intitulado "Ripping Graphene:Preferred Directions" é uma exceção notável, ele disse.

p Yakobson e Vasilii Artyukhov, um pesquisador de pós-doutorado na Rice, recriou em simulações de computador o tipo de rasgamento observado em um microscópio eletrônico por pesquisadores de Berkeley.

p A equipe da Califórnia notou que rachaduras nos flocos de grafeno seguiram as configurações da poltrona ou em zigue-zague, termos que se referem à forma das arestas criadas. Parecia que as forças moleculares estavam ditando como o grafeno lida com o estresse.

p Essas forças são robustas. As ligações carbono-carbono são as mais fortes conhecidas pelo homem. Mas a importância desta pesquisa, Yakobson disse, reside na natureza da borda que resulta do rasgo. A borda de uma folha de grafeno confere qualidades particulares, especialmente na forma como lida com a corrente elétrica. O grafeno é tão condutor que a corrente flui direto sem impedimento - até chegar à borda. O que a corrente encontra lá faz uma grande diferença, ele disse, em se ele para em suas trilhas ou flui para um eletrodo ou outra folha de grafeno.

p "Edge energy" em grafeno e nanotubos de carbono há muito tempo é do interesse de Yakobson, que publicou um artigo no ano passado com uma fórmula para definir a energia de um pedaço de grafeno cortado em qualquer ângulo. Em carbono molecular, poltrona e bordas em zigue-zague são as mais desejáveis ​​porque os átomos ao longo da borda são espaçados em intervalos regulares e suas propriedades elétricas são bem conhecidas:o grafeno em zigue-zague é metálico, e o grafeno da poltrona é semicondutor. Descobrir como rasgar o grafeno para formar nanofitas com arestas de um tipo ou de outro seria um grande avanço para os fabricantes.

p Yakobson e sua equipe determinaram que o grafeno busca o caminho mais eficiente em termos de energia. A equipe de Berkeley percebeu que várias rachaduras em um floco de grafeno fluíram estritamente ao longo de linhas que estavam a (ou em múltiplos de) 30 graus de distância umas das outras.

p "O grafeno prefere rasgar gastando a menor quantidade de energia, "Yakobson disse. Ele notou a separação de 30 graus entre os ângulos que diferenciam ziguezague e poltrona em uma rede hexagonal de grafeno.

p Para o provar, Artyukhov passou dois meses construindo simulações moleculares que separavam pedaços virtuais de grafeno de várias maneiras. Dependendo da força aplicada, um floco rasgaria ao longo de uma linha reta ou bifurcação em duas direções. Mas as bordas produzidas sempre estariam ao longo de linhas de 30 graus e seriam em zigue-zague ou poltrona.

p "Basicamente, a direção da trinca na teoria da fratura clássica é determinada pelo caminho que ela poderia seguir com o custo mínimo de energia, "Disse Artyukhov." Minhas simulações mostraram que, em algumas condições, este poderia ser o caso do grafeno. Forneceu uma explicação bastante razoável, clara e sólida para essa coisa experimental incomum. "

p Artyukhov descobriu que puxar com muita força o grafeno virtual iria quebrá-lo. "Nosso principal esforço foi puxá-lo com delicadeza o suficiente para que ele tivesse tempo de escolher a direção que preferir, ao invés de ter uma falha completa. "Ele observou que as simulações eram muito mais rápidas do que os rasgos que aconteceriam em circunstâncias do mundo real.

p Também surpreendente foi a descoberta de que os cortes no grafeno através dos limites dos grãos seguem as mesmas regras. Lágrimas não seguem a fronteira, o que criaria bordas energeticamente desfavoráveis, mas passe e mude para a direção mais favorável no novo grão.

p "O pessoal de Berkeley não fez lágrimas controláveis, mas seu trabalho abre possibilidades tecnológicas para o futuro, "Yakobson disse." Para eletrônicos, você quer fitas que vão em uma direção específica, e esta pesquisa sugere que isso é possível. Seria um grande negócio.

p "Pense no grafeno como uma folha de selos postais:você aplica uma carga, e você pode rasgar a folha em uma direção bem definida. Isso é basicamente o que este experimento revela para o grafeno, "ele disse." Existem direções invisíveis preparadas para você. "