Os soldados muitas vezes precisam ver através da fumaça, névoa, poeira ou qualquer outro obscurante aerotransportado e detectar a presença de toxinas ou outros produtos químicos no campo ou nas linhas de frente. Para identificar esses produtos químicos, eles usam sensores infravermelhos (IR) e espectroscopia, que permitem que uma cor específica de luz brilhe em uma determinada freqüência correspondente a cada substância química. A identificação de cada produto químico exigirá que um soldado cubra os óculos com um filtro exclusivo, permitindo que a assinatura química apareça em uma frequência específica (ou seja, uma cor específica).

Pesquisadores da Universidade de Illinois, Contudo, desenvolveram com sucesso um filtro infravermelho sintonizável feito de grafeno, o que permitiria a um soldado alterar a frequência de um filtro simplesmente por deformação mecânica controlada do filtro (isto é, origami de grafeno), e não substituindo a substância nos óculos usados ​​para filtrar um determinado espectro de cores.

A pesquisa é financiada pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea, que está interessada em sensores que não são apenas sensíveis a diferentes comprimentos de onda IR, mas também mecanicamente controlável e ajustável. Os resultados são publicados em um artigo intitulado "Mechanically Reconfigurable Architectured Graphene for Tunable Plasmonic Resonances" em Light:Ciência e Aplicações .

Esta aplicação é outra em uma série de descobertas de grafeno "material maravilhoso" por SungWoo Nam, um Professor Assistente de Ciência Mecânica e Engenharia da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.

"Normalmente, quando você coloca grafeno em um substrato, é extremamente transparente e absorve apenas cerca de três por cento da luz, "Nam notou." Em certos ângulos, você pode ver isso. Usamos essa versatilidade para fazer outras estruturas como sensores flexíveis e transparentes de grafeno. "

Porque tem um átomo de espessura, o grafeno é normalmente usado enquanto plano. A equipe de pesquisa de Nam fez uma pergunta:o que aconteceria se através do origami (arte para dobrar papel), você enrugou o grafeno? Você poderia mudar as propriedades do grafeno alterando sua topografia?

De acordo com Nam, os cientistas não tentaram essa ideia antes com outros materiais convencionais porque eles são frágeis e não podem ser dobrados sem quebrar. O que é único no grafeno é que ele não é apenas fino, mas é resiliente, o que significa que não se quebra facilmente quando é dobrado.

"Digamos que criamos rugas de grafeno por deformação mecânica, "Nam disse." Se você conseguir uma certa dimensão, Haverá alguma mudança na forma como a luz será absorvida pelo grafeno? Queríamos ligar as dimensões do grafeno enrugado à sua absorção óptica. "

A equipe de Nam descobriu que, de fato, o grafeno enrugado absorve luz de forma diferente, dependendo da estrutura e dimensões por meio de ressonâncias plasmônicas, produzindo assim cores diferentes. Além disso, ao contrário do papel, que não pode ser facilmente achatado após dobrar ou amassar, o grafeno pode ser novamente esticado para se tornar plano e sem rugas novamente. Não só isso, mas a quantidade de absorção de luz pode ser alterada por um fator de aproximadamente 10.

"Mudando a forma, você pode absorver a luz de uma frequência diferente controlando as condições de ressonância plasmônica, "Pilgyu Kang, o primeiro autor do artigo e agora um professor assistente no Departamento de Engenharia Mecânica da George Mason University, declarado. "E controlando mecanicamente a altura e o comprimento de onda das rugas de grafeno, Posso excitar diferentes plasmons de superfície e, assim, absorver frequências diferentes. No fim do dia, você obtém um filtro ajustável. "

Ao escolher o grafeno como filtro para óculos infravermelhos, o usuário pode girar um botão para esticar e comprimir mecanicamente o grafeno. Isso permite uma mudança no comprimento de onda da luz que está sendo absorvida. Então, como um exemplo de sua aplicação, um soldado pode, assim, ajustar facilmente o filtro de grafeno a um comprimento de onda desejado para combinar com o tipo de produto químico que está procurando.

"Em um filtro convencional, depois de fazer o filtro, você terminou, "Nam concluiu." Não importa o tamanho, existe um comprimento de onda de luz único. Com grafeno, dependendo de quanto você estica e libera, você pode se comunicar em diferentes comprimentos de onda de luz. "