O grafeno é um novo material empolgante, que foi caracterizado como um 'material maravilhoso' devido às suas excelentes propriedades. O grafeno ganhou grande atenção em 2010, quando o Prêmio Nobel de Física foi concedido aos pesquisadores que o descobriram. O grafeno tem apenas uma camada de átomo de espessura, o que o torna o material mais fino do mundo. Em sua dissertação, Vesa-Matti Hiltunen mostrou que o grafeno pode ser 'forjado' usando luz laser. Isso cria estruturas tridimensionais muito rígidas de grafeno, que pode ser potencialmente usado para fazer dispositivos mecânicos mais rápidos e precisos.

O grafeno tem várias propriedades excelentes, como condutividade elétrica, transparência e resistência mecânica. Devido a essas propriedades, o grafeno foi concebido para ser usado em várias aplicações, no armazenamento de energia, sensores ou tecnologia de comunicação.

MSc Vesa-Matti Hiltunen estudou em seu Ph.D. como a forma e as propriedades do grafeno podem ser modificadas, expondo-o a pulsos de laser muito curtos, mas poderosos. Devido aos pulsos de laser, normalmente o grafeno totalmente bidimensional pode ser moldado em estruturas tridimensionais.

"Chamamos esse método de forjamento óptico, uma vez que se assemelha a como uma folha de metal plana pode ser forjada em formas tridimensionais com um martelo. As estruturas que são feitas usando forjamento óptico são centenas de vezes maiores do que a espessura do grafeno, mas ainda tão pequenos que cabem facilmente, por exemplo, em um cabelo, "diz Vesa-Matti Hiltunen.

A luz do laser endurece o grafeno

Dispositivos que podem ser feitos de grafeno são, por exemplo, diferentes sensores que funcionam vibrando mecanicamente. Descobriu-se que o forjamento óptico endurece o grafeno para que ele não se dobre com tanta facilidade. Esta é uma observação interessante, uma vez que o aumento da rigidez à flexão também aumenta a frequência vibracional do grafeno. Frequência aumentada, por sua vez, pode melhorar a velocidade e a precisão dos dispositivos feitos a partir dele.

"Usando o forjamento óptico, fomos capazes de criar estruturas que são até 10.000 vezes mais rígidas do que o grafeno não modificado. Isso é um recorde para um material tão fino como este, "diz Hiltunen.

A forma é o resultado de mudanças na escala atômica

Durante o estudo, foi descoberto que o forjamento óptico causa defeitos de rede no grafeno, ou seja, a estrutura do grafeno se quebra.

O grafeno começa a se separar de pontos aleatórios. Se o grafeno for exposto à luz do laser por um longo tempo, defeitos semelhantes a pontos se formam em defeitos de linha, ou rachaduras. Os defeitos levam à expansão local do grafeno, o que faz com que o grafeno se transforme em formas tridimensionais.

"A pesquisa forneceu muitas informações sobre como a forma do grafeno e suas propriedades podem ser alteradas. Um grande ponto forte do método é que, para modificar o grafeno, nenhum processo complexo ou tratamento químico é necessário. A luz laser é tudo o que é necessário, "Hiltunen resume.