p Longe de ser um defeito, um fio de enrolamento de anéis ímpares na borda de duas folhas de grafeno tem qualidades que podem ser valiosas para os fabricantes, de acordo com cientistas da Rice University. p Grafeno, a forma de carbono com a espessura de um átomo, raramente aparece como uma rede perfeita de anéis de seis átomos semelhantes a fios de galinheiro. Quando cultivado por meio de deposição de vapor químico, geralmente consiste em "domínios, "ou folhas crescidas separadamente que florescem para fora a partir de catalisadores quentes até que se encontrem.

p Onde eles se encontram, as linhas regulares de átomos não estão necessariamente alinhadas, portanto, eles precisam se ajustar para formar um plano contínuo de grafeno. Esse ajuste aparece como um limite de grão, com fileiras irregulares de anéis de cinco e sete átomos que compensam a disparidade angular.

p O laboratório de Rice do físico teórico Boris Yakobson calculou que anéis com sete átomos de carbono podem ser pontos fracos que diminuem a lendária força do grafeno. Mas uma nova pesquisa na Rice mostra que as fronteiras sinuosas dos grãos podem, em alguns casos, endurecer o que é conhecido como folhas policristalinas, quase igualando a força do grafeno puro.

p Convenientemente, eles também podem criar uma "lacuna considerável no transporte eletrônico, "ou lacuna de banda, de acordo com o jornal. O grafeno perfeito permite o transporte balístico de eletricidade, mas a eletrônica requer materiais que possam interromper e iniciar o fluxo de maneira controlada. Estes são conhecidos como semicondutores, e a capacidade de controlar as características semicondutoras do grafeno (e outros materiais bidimensionais) é um objetivo muito procurado.

p No novo trabalho, que aparece em Materiais Funcionais Avançados , Yakobson e sua equipe liderada pelo pesquisador de pós-doutorado Zhuhua Zhang determinaram que, em certos ângulos, esses limites "sinuosos" aliviam o estresse que, de outra forma, enfraqueceria a folha.

p "Se o estresse ao longo da fronteira fosse aliviado, a força do grafeno seria aumentada, "Zhang disse." Mas isso só se aplica a limites de grãos sinuosos em comparação com limites retos. "

p Yakobson e sua equipe calculam a resistência mecânica dos limites dos grãos para determinar como eles influenciam uns aos outros:onde os limites tendem a se prender e onde provavelmente se rompem sob tensão de tração. Os limites dos grãos podem minimizar a energia da interface entre as folhas, formando pares de anéis chamados de deslocamentos, onde um átomo muda de um anel de seis membros para seu vizinho para formar unidades conectadas de cinco e sete átomos.

p Às vezes, os ângulos dos domínios ditam limites sinuosos em vez de limites retos. Zhang e seus co-autores simularam esses limites sinuosos para medir sua resistência à tração e propriedades de gap. Ele determinou que onde essas pequenas seções são periódicas, isto é, quando seus padrões se repetem ao longo do limite - suas qualidades se aplicam a toda a folha policristalina.

p Notavelmente, uma de suas simulações de contornos sinuosos energeticamente "preferidos" foi uma combinação quase perfeita para o limite assimétrico que ele identificou em um artigo de 2011 na revista Nature. A imagem de microscopia eletrônica de transmissão de varredura mostrou uma estrutura de contorno de grão atômico com um arranjo de deslocamentos muito semelhante. Apenas um par de anéis das centenas à vista estava fora do lugar, provavelmente devido a uma distorção causada pela irradiação do feixe de elétrons do microscópio, Zhang disse.

p Para aproveitar as previsões do laboratório Rice, os cientistas teriam que descobrir como cultivar grafeno policristalino com desalinhamento preciso dos componentes. Esta é uma tarefa difícil, Yakobson disse.

p "Mas isso - até agora, hipoteticamente, pode ser alcançado se o grafeno nuclear no substrato de metal policristalino com orientações de grão prescritas de modo que as ilhas de carbono emergentes herdem o desalinhamento do modelo por baixo, "Yakobson disse.