(PhysOrg.com) -- Il grafene potrebbe essere il supereroe dei materiali:è leggero, forte e conduce efficacemente calore ed elettricità, che lo rende un ottimo materiale per un potenziale utilizzo in tutti i tipi di elettronica. E poiché è composto da atomi di carbonio, il grafene è economico e abbondante. Anche le sue proprietà elettriche e meccaniche si influenzano reciprocamente in modi unici. Ma prima che il grafene indipendente possa essere all'altezza del suo potenziale, gli scienziati devono essere in grado di controllare queste proprietà.

Un gruppo di fisici dell'Università dell'Arkansas e di altre istituzioni ha sviluppato una tecnica che consente loro di controllare la proprietà meccanica, o ceppo, su grafene indipendente, fogli di carbonio dello spessore di un atomo sospesi sulla sommità di minuscoli quadrati di rame. Controllando lo sforzo sul grafene indipendente, possono anche controllare altre proprietà di questo importante materiale.

“Se sottoponi a sforzo il grafene, cambi le sue proprietà elettroniche, ” ha detto il professore di fisica Salvador Barraza-Lopez. Lo sforzo sul grafene indipendente fa sì che il materiale si comporti come se fosse in un campo magnetico, anche se non sono presenti magneti, una proprietà che gli scienziati vorranno sfruttare, se riescono a controllare la deformazione meccanica.

Per controllare lo sforzo meccanico, I ricercatori dell'Università dell'Arkansas hanno sviluppato un nuovo approccio sperimentale. Fisici Peng Xu, Paul Thibado e gli studenti del gruppo di Thibado hanno esaminato membrane di grafene indipendenti tese su sottili "crogioli" quadrati ” o maglie, di rame. Hanno eseguito la microscopia a scansione a effetto tunnel con una corrente costante per studiare la superficie delle membrane di grafene. Questo tipo di microscopia utilizza un piccolo fascio di elettroni per creare una mappa di contorno della superficie. Per mantenere costante la corrente, i ricercatori cambiano la tensione mentre la punta del microscopio a effetto tunnel si muove su e giù, e i ricercatori hanno scoperto che questo fa sì che la membrana di grafene indipendente cambi forma.

“La membrana sta cercando di toccare la punta, Ha detto Barraza-Lopez. Hanno scoperto che la carica elettrica tra la punta e la membrana influenza la posizione e la forma della membrana. Quindi modificando la tensione di punta, gli scienziati hanno controllato la tensione sulla membrana. Questo controllo diventa importante per controllare le proprietà pseudomagnetiche del grafene.

In concomitanza con gli esperimenti, Barraza-Lopez, Yurong Yang dell'Università dell'Arkansas e dell'Università di Nanchino, e Laurent Bellaiche dell'Università dell'Arkansas hanno esaminato i sistemi teorici che coinvolgono le membrane di grafene per comprendere meglio questa nuova capacità di controllare il ceppo creato dalla nuova tecnica. Hanno verificato la quantità di sollecitazione su questi sistemi teorici e hanno simulato la posizione della punta della microscopia a effetto tunnel in relazione alla membrana. Mentre lo fai, hanno scoperto che l'interazione della membrana e della punta dipende dalla posizione della punta sul grafene indipendente. Ciò consente agli scienziati di calcolare il campo pseudo-magnetico per una data tensione e deformazione.

“Se conosci la tensione, puoi usare la teoria e calcolare quanto può essere grande il campo pseudo-magnetico, ” ha detto Barraza-Lopez. Hanno scoperto che a causa dei confini creati dal crogiolo quadrato di rame, il campo pseudomagnetico oscilla avanti e indietro tra valori positivi e negativi, quindi gli scienziati riportano il valore massimo per il campo invece di un valore costante.

“Se tu potessi fare i crogioli triangolari, saresti più vicino ad avere campi non oscillanti, Ha detto Barraza-Lopez. "Questo ci avvicinerebbe all'utilizzo di questa proprietà pseudo-magnetica delle membrane di grafene in modo controllato".

I ricercatori riportano i loro risultati in Revisione fisica B Comunicazioni rapide .