Il grafene, un foglio di atomi di carbonio dello spessore di un atomo, è il materiale più resistente conosciuto, ma anche uno dei più fragili. Quando si strappa, si lacera lungo direzioni specifiche, il che ha implicazioni per il suo utilizzo nell'elettronica e in altre applicazioni.

Ora, i ricercatori dell’Università della California, Berkeley, hanno dimostrato che questi strappi seguono regole specifiche e che è più probabile che il materiale si strappi lungo linee che formano un angolo di 30 gradi rispetto al suo reticolo cristallino. I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Communications, potrebbero aiutare gli ingegneri a progettare materiali a base di grafene più resistenti allo strappo.

"Abbiamo scoperto che ci sono alcune direzioni nel grafene che hanno maggiori probabilità di strapparsi rispetto ad altre", ha detto l'autore principale dello studio Junhao Lin, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'UC Berkeley. "Questo perché gli atomi di carbonio nel grafene sono disposti in un reticolo esagonale e i legami tra questi atomi sono più forti in alcune direzioni che in altre."

I ricercatori hanno utilizzato una combinazione di simulazioni atomistiche e calcoli teorici per determinare le direzioni più probabili in cui il grafene si strapperebbe. Hanno scoperto che è più probabile che il materiale si strappi lungo linee parallele ai bordi del reticolo esagonale e che è più probabile che gli strappi si verifichino agli angoli degli esagoni.

"Questo è importante perché significa che possiamo progettare materiali a base di grafene che siano più resistenti allo strappo evitando queste direzioni", ha affermato l'autore senior dello studio Robert Ritchie, professore di scienza e ingegneria dei materiali alla UC Berkeley. "Ad esempio, potremmo utilizzare fogli di grafene orientati in modo che i bordi degli esagoni siano paralleli alla forza applicata, oppure potremmo utilizzare fogli di grafene rinforzati con altri materiali per evitare che si strappino."

I risultati potrebbero anche avere implicazioni per l’uso del grafene nell’elettronica. Il grafene è un materiale promettente per l’uso nei dispositivi elettronici di prossima generazione, ma è importante garantire che il materiale sia sufficientemente resistente da resistere ai rigori dell’utilizzo. Comprendendo i meccanismi di lacerazione del grafene, gli ingegneri possono progettare dispositivi basati su grafene che siano più durevoli e affidabili.

Questa ricerca è stata sostenuta dalla National Science Foundation e dal Dipartimento dell’Energia.