(Phys.org) —Uma equipe internacional de cientistas, liderado por físicos da Universidade de Arkansas, rastreou o movimento dinâmico de ondulações no grafeno independente em nível atômico.

Esta descoberta avança a compreensão fundamental de um dos mais fortes, materiais mais leves e mais condutores, disse Paul Thibado, Professor de física da Universidade de Arkansas.

"Os físicos sabem que as ondulações devem estar lá e alguns experimentos as encontraram, "ele disse." Mas eles só puderam medir as ondulações como estáticas no tempo. A teoria exige que eles flutuem, mais como olhar para um oceano com ondas. A energia térmica precisa vibrar. Até o nosso experimento, ninguém havia medido com sucesso essa propriedade dinâmica das ondulações. "

A equipe publicou suas descobertas na segunda-feira, 28 de abril no Nature Communications , um jornal online publicado pelo jornal Natureza , em um artigo intitulado "Flutuações incomuns de frequência ultrabaixa no grafeno independente."

O grafeno autônomo pode surgir como um substituto para o silício e outros materiais em microprocessadores e dispositivos de energia de próxima geração, mas muito permanece desconhecido sobre suas propriedades mecânicas e térmicas.

Grafeno, descoberto em 2004, é uma folha de grafite com um átomo de espessura. Os elétrons que se movem através da grafite têm massa e encontram resistência, mas os elétrons que se movem através do grafeno não têm massa e, portanto, encontram muito menos resistência. Isso torna o grafeno um excelente candidato a material para futuras necessidades de energia, bem como para uso em computadores quânticos, para permitir cálculos enormes com pouco uso de energia.

O estudo foi liderado por Peng Xu, um associado de pesquisa de pós-doutorado no departamento de física da Faculdade de Artes e Ciências J. William Fulbright da Universidade de Arkansas.

Xu e Thibado usaram microscopia de tunelamento de varredura, que produz imagens de átomos individuais em uma superfície, para medir flutuações de frequência ultrabaixa em uma região de angstrom de um quadrado de grafeno independente. Um angstrom é uma unidade de comprimento equivalente a um centésimo milionésimo de centímetro.

Essas flutuações, conhecido como ondulações intrínsecas, têm sido extremamente difíceis de estudar porque seu movimento vertical geralmente cria imagens borradas, Disse Thibado. Os pesquisadores da Universidade de Arkansas produziram com sucesso imagens nítidas, permitindo-lhes apresentar um modelo da teoria da elasticidade para explicar as oscilações de frequência muito baixas. Na física, elasticidade é a tendência dos materiais sólidos de retornar à sua forma original após serem deformados.

A técnica inovadora de microscopia de tunelamento de varredura dos pesquisadores fornece uma sonda em escala atômica muito necessária para os comportamentos dependentes do tempo de ondulações intrínsecas, disse Thibado, um especialista em física experimental da matéria condensada. A dinâmica da ondulação é importante para entender a estabilidade mecânica e as propriedades de transporte de condutividade térmica eficientes do grafeno.

Na última década, físicos teóricos previram um modo de flexão no grafeno material bidimensional que se acopla a um modo de alongamento do grafeno. Sem essa dobra e acoplamento, o grafeno independente não existiria, Disse Thibado.