p O grafeno é 200 vezes mais forte que o aço e pode ser até seis vezes mais leve. Essas características por si só o tornam um material popular na fabricação. Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign descobriram recentemente mais propriedades das folhas de grafeno que podem beneficiar a indústria. p Aluno de doutorado Soumendu Bagchi, junto com seu conselheiro Huck Beng Chew no Departamento de Engenharia Aeroespacial em colaboração com Harley Johnson de Ciências Mecânicas e Engenharia identificou como as folhas de grafeno torcidas se comportam e sua estabilidade em diferentes tamanhos e temperaturas.

p "Nos concentramos em duas folhas de grafeno empilhadas uma em cima da outra, mas com um ângulo de torção, "disse Bagchi." Fizemos simulações atomísticas em diferentes temperaturas para diferentes tamanhos de folhas de grafeno. Usando insights dessas simulações, desenvolvemos um modelo analítico - você pode conectar qualquer tamanho de folha, qualquer ângulo de torção, e o modelo irá prever o número de estados estáveis ​​locais que possui, bem como a temperatura crítica necessária para atingir cada um desses estados. "

p Bagchi explicou que o grafeno de duas camadas existe em uma configuração empilhado Bernal sem torção, que também é a sequência de empilhamento repetida de grafite hexagonal cristalina. Quando o grafeno de duas camadas é torcido, ele quer voltar ao seu estado original porque esse é o estado mais estável e o posicionamento dos átomos.

p "Quando a estrutura atômica torcida é aquecida, ele tende a girar para trás, mas existem certos ângulos de torção mágicos nos quais a estrutura permanece estável abaixo de uma temperatura específica. E, também há uma dependência de tamanho. O que é empolgante em nosso trabalho é, dependendo do tamanho da folha de grafeno, podemos prever quantos estados estáveis ​​você terá, os ângulos de torção mágica nesses estados estáveis, bem como a faixa de temperaturas necessárias para que o grafeno torcido faça a transição de um estado estável para outro, "Bagchi disse.

p De acordo com Chew, fabricantes têm tentado fazer transistores de grafeno, e bicamadas de grafeno torcidas são conhecidas por exibir propriedades eletrônicas interessantes. Na fabricação desses transistores de grafeno, é importante saber qual temperatura excitará o material para atingir uma determinada rotação ou resposta mecânica.

p "Eles sabem que uma folha de grafeno tem certas propriedades eletrônicas, e adicionar uma segunda folha em um ângulo produz novas propriedades exclusivas. Mas uma única folha atômica não é fácil de manipular. Fundamentalmente, este estudo responde a perguntas sobre como as folhas de grafeno torcidas se comportam sob carga térmica, e fornece insights sobre os mecanismos de autoalinhamento e forças no nível atômico. Isso poderia abrir caminho para que os fabricantes obtivessem um controle preciso sobre o ângulo de torção das estruturas de materiais 2-D. Eles podem conectar parâmetros diretamente no modelo para entender as condições necessárias para atingir um estado de torção específico. "

p Bagchi disse que ninguém estudou as propriedades 2-D de materiais como este. É um estudo muito fundamental, e um que começou como um projeto diferente, quando ele esbarrou em algo incomum.

p “Ele percebeu que as folhas de grafeno apresentavam alguma dependência da temperatura, "Chew disse." Nós nos perguntamos por que ele se comportava dessa maneira - não como um material normal.

p "Em materiais normais, a interface é normalmente muito forte. Com grafeno, a interface é muito fraca, permitindo que as camadas deslizem e girem. Observar esta interessante dependência da temperatura não foi planejado. Esta é a beleza da descoberta na ciência. "