(PhysOrg.com) -- Una classe di elementi decorativi, difetti simili a fiori nel nanomateriale grafene potrebbero avere effetti potenzialmente importanti sulle già uniche proprietà elettriche e meccaniche del materiale, secondo i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) e della Georgia Tech. In un nuovo documento, il team per la prima volta descrive una famiglia di sette difetti che potrebbero verificarsi naturalmente o essere indotti a verificarsi nel grafene, uno dei quali è già stato osservato.

Il grafene è rinomato per la sua forza e conduttività, entrambi i quali sono il risultato della sua struttura. Per la maggior parte, il grafene è un piano informe di atomi di carbonio disposti in un reticolo a nido d'ape.

Secondo il collega del NIST Joseph Stroscio, i difetti possono apparire a causa del movimento degli atomi di carbonio ad alte temperature durante la produzione di grafene riscaldando il carburo di silicio sotto vuoto ultraelevato. Il più facile, cioè richiedendo la minor quantità di energia, i riarrangiamenti che il grafene può fare sono passare da anelli di carbonio a sei membri ad anelli contenenti cinque o sette atomi, che mantiene tutti gli atomi di carbonio felici senza legami insoddisfatti. I ricercatori del NIST hanno scoperto che mettere insieme anelli di cinque e sette membri in anelli chiusi crea un nuovo tipo di difetto o anello di confine del grano nel reticolo a nido d'ape.

Secondo il ricercatore del NIST Eric Cockayne, il processo di fabbricazione gioca un ruolo importante nella creazione di questi difetti.

"Poiché il grafene si forma ad alte temperature, sezioni del reticolo possono staccarsi e ruotare, " dice Cockayne. "Mentre il grafene si raffredda, queste sezioni ruotate si ricollegano al reticolo, ma in modo irregolare. È quasi come se le chiazze di grafene fossero state ritagliate con le forbici, girato in senso orario, e fatto rientrare nello stesso posto, solo che davvero non si adatta, ecco perché otteniamo questi fiori."

Il reticolo estremamente rigido è già più forte dell'acciaio, ma i difetti potrebbero consentirgli un po' di flessibilità, rendendolo ancora più resistente allo strappo o alla frattura.

Con più sperimentazione, Cockayne dice, i ricercatori dovrebbero essere in grado di correlare la comparsa dei difetti con le variazioni delle condizioni di crescita, che dovrebbe consentire di evitare del tutto i difetti o di produrli a piacimento.

Inoltre, mentre il difetto del fiore è composto da sei paia di anelli a cinque e sette atomi, La modellazione della struttura atomica del grafene da parte di Cockayne e del team NIST suggerisce che potrebbe esserci un vero e proprio bouquet di configurazioni simili a fiori. Queste configurazioni, sette in tutto, avrebbero ciascuna le proprie proprietà meccaniche ed elettriche uniche.