Grafeno, um material maravilhoso bidimensional composto por uma única camada de átomos de carbono ligados em um padrão hexagonal de arame de galinheiro, atraiu intenso interesse por sua capacidade fenomenal de conduzir eletricidade. Agora, pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago usaram bactérias em forma de bastonete - precisamente alinhadas em um campo elétrico, em seguida, encolhido a vácuo sob uma folha de grafeno - para introduzir ondulações em nanoescala no material, fazendo com que conduza elétrons de maneira diferente em direções perpendiculares.

O material resultante, uma espécie de nano-veludo cotelê de grafeno, pode ser aplicado a um chip de silício e pode aumentar o potencial quase ilimitado do grafeno em eletrônica e nanotecnologia. A descoberta é relatada no jornal ACS Nano .

"A corrente através das rugas de grafeno é menor do que a corrente ao longo delas, "diz Vikas Berry, professor associado e chefe interino de engenharia química na UIC, quem liderou a pesquisa.

A chave para a formação dessas rugas, ele disse, é a extrema flexibilidade do grafeno em escala nanométrica, que permite a formação de nanotubos de carbono.

"A ruga abre um 'V' na nuvem de elétrons em torno de cada átomo de carbono, "Berry disse, criando um momento de dipolo, que pode abrir um gap eletrônico que o grafeno plano não tem.

Outros pesquisadores criaram rugas no grafeno ao esticar a folha e deixá-la estalar de volta. Mas essas rugas não estão confinadas em microescala e não podem ser direcionadas para um local em um microdispositivo, Berry disse.

Ele e seus colegas descobriram uma maneira única de apresentar os circunscritos, guiado, e ondulações regulares de grafeno usando bactérias bacilos, usando o próprio grafeno como uma válvula de retenção para alterar o volume das células.

Os pesquisadores colocaram as bactérias em um campo elétrico, fazendo com que eles se alinhem como filas de cachorros-quentes em filas repetidas. Em seguida, eles aplicaram uma folha de grafeno por cima.

"Sob vácuo, os elevadores de grafeno, e deixa a água sair, "Berry disse. Mas sob pressão, o grafeno volta a sentar-se no substrato e evita que a água entre novamente na bactéria, ele disse.

"É uma válvula nanoscópica que atua no fluxo de fluido unidirecional em um microorganismo, "Berry disse." Futuristicamente, esta operação de válvula pode ser aplicada a dispositivos microfluídicos onde queremos fluxo em uma direção, mas não na outra. "

Depois que as bactérias foram reduzidas a vácuo, o grafeno se reconforma, mas com rugas. Após o tratamento térmico, as ondulações permanentes resultantes no topo das bactérias estão todas alinhadas longitudinalmente, com uma altura de 7 a 10 nanômetros, e um comprimento de onda de cerca de 32 nm.

As rugas foram observadas por microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo, que deve ser feito sob alto vácuo, e por microscopia de força atômica à pressão atmosférica.

"O comprimento de onda [ondulação] é proporcional à espessura do material, e o grafeno é o material mais fino do mundo, "Berry disse." Nós imaginamos que com o grafeno se poderia fazer as menores rugas de comprimento de onda do mundo - cerca de 2 nanômetros. "

O próximo objetivo, ele disse, será criar processos para refinar ainda mais as ondulações e variar sua amplitude, comprimento de onda e comprimento longitudinal.

Para medir o efeito da orientação das ondulações no transporte da transportadora, estudante de graduação Shikai Deng, o autor principal do artigo, fabricou um dispositivo em forma de plus com bactérias alinhadas paralelamente a um par de eletrodos e perpendicular a outro par. Ele descobriu que a barreira de condução do grafeno ondulado era maior na direção transversal do que na direção longitudinal.

A introdução de ondulações orientadas ao grafeno representa um material inteiramente novo, Berry disse.

"Junto com os nanotubos de carbono, grafeno e fulereno, este é um novo alótropo de carbono - meio nanotubo de carbono ligado ao grafeno, "disse ele." A estrutura é diferente, e as propriedades eletrônicas fundamentais são novas. "