La pressione del gas è stata applicata a una membrana di grafene accartocciata per farla gonfiare e irrigidire. Il risultato? La pressione del gas ha rivelato che questo materiale di carbonio atomicamente sottile, universalmente ritenuto forte e rigido, ha un "lato più morbido". La riduzione della rigidità maggiore del previsto con un maggiore accartocciamento ha indotto i ricercatori a perfezionare la loro comprensione della meccanica del materiale.

La scoperta di una meccanica morbida in un materiale duro offre agli ingegneri una "manopola" per le proprietà di messa a punto. Questo è, cambiando la forma del grafene, o grado di accartocciamento, cambia la sua rigidità. I materiali possono essere sottoposti a ingegneria della deformazione per applicazioni in cui è desiderabile una minore rigidità, come componenti di biciclette, in cui la rigidità ridotta funge da sospensione naturale per smorzare una corsa dura, o parti di aerei, in cui i materiali meno fragili sono meno inclini a guasti catastrofici.

Sebbene il grafene sia considerato un materiale 2-D, non esiste mai in uno stato perfettamente piatto. Come la pelle rugosa, quando questo carbonio atomicamente sottile viene sintetizzato, con qualsiasi tecnica, è accartocciato. Presso il Centro per le scienze dei materiali nanofasici, gli scienziati hanno sottoposto una membrana di grafene a gas pressurizzato per farla gonfiare, distendendone le rughe e consentendo la misurazione delle proprietà elastiche a diversi gradi di stropicciamento. Gli esperimenti sono stati particolarmente impegnativi a causa della sottigliezza della membrana. Gli scienziati hanno utilizzato la spettroscopia Raman per misurare i cambiamenti nella deformazione del grafene (rivelata dagli spettri vibrazionali, o firme di interazioni tra atomi) e profilometria interferometrica per misurare la topografia superficiale del grafene accartocciato (deflessioni di pochi micron lungo l'asse verticale, cioè., perpendicolare al piano del grafene perfettamente piatto).

Queste tecniche complementari consentono ai ricercatori di guardare lo stesso campione in modi diversi per acquisire una nuova comprensione di ciò che accade quando il grafene si flette. Hanno scoperto un'inaspettata relazione non lineare tra la forza applicata a una membrana di grafene accartocciata e la distanza che devia rispetto a quanto previsto dalla teoria per il grafene perfettamente piatto. Ciò significa che inizialmente il materiale cede facilmente ma diventa progressivamente più rigido quanto più si deforma (in questo caso, quando la membrana di grafene si gonfia in risposta alla pressione del gas). "Più morbido, "o meno rigido, i materiali in carbonio potrebbero essere vantaggiosi in molte applicazioni ingegneristiche, come i materiali strutturali che hanno meno probabilità di sviluppare crepe e possono cedere prima di raggiungere il punto di rottura. Questi materiali "stropicciati" potrebbero rivelarsi superiori ai materiali forti ma fragili che falliscono in modo catastrofico.