(Phys.org) —Gli scienziati che studiano le proprietà del grafene stanno utilizzando una nuova struttura matematica per effettuare caratterizzazioni estremamente accurate della forma del materiale bidimensionale.

Grafene, scoperto nel 2004, è un foglio di grafite dello spessore di un atomo.

"Le proprietà dei materiali bidimensionali dipendono dalla forma, " ha detto Salvador Barraza-Lopez, un assistente professore di fisica presso l'Università dell'Arkansas. "E questo quadro matematico consente di effettuare caratterizzazioni estremamente accurate della forma. Questo quadro è un nuovo strumento per comprendere la forma in materiali che si comportano come membrane sottilissime".

Il quadro matematico utilizzato è noto come geometria differenziale discreta, che è la geometria delle strutture interlacciate bidimensionali chiamate mesh. Quando i nodi della struttura, o punti di maglia, corrispondono a posizioni atomiche, la geometria differenziale discreta fornisce informazioni dirette sulla potenziale chimica e sulle proprietà elettroniche dei materiali bidimensionali, ha detto Barraza-Lopez.

L'applicazione della geometria differenziale discreta per comprendere i materiali bidimensionali è uno sviluppo interdisciplinare originale, Egli ha detto.

Un gruppo di ricerca internazionale, guidato da Barraza-Lopez, ha pubblicato i suoi risultati l'8 gennaio sulla rivista ACS Nano , in un documento intitolato, "Chimica quantitativa e la geometria discreta dei cristalli sottili atomici conformi". Un secondo articolo che descrive la ricerca, "La morfologia e le proprietà elettroniche del grafene dalla geometria differenziale discreta, " è stato pubblicato il 6 marzo come comunicazione rapida sulla rivista Revisione fisica B .

Una volta si pensava che il grafene esistesse su un continuum:pensa a un liscio, "coperta" continua, ma il nuovo quadro matematico consente di considerare le "fibre, " che fornisce una comprensione accurata delle proprietà della coperta che integra la prospettiva del continuum.

"Poiché i materiali bidimensionali possono essere facilmente visualizzati come maglie, ci siamo chiesti come apparirebbero queste teorie se le esprimessi direttamente in termini di posizione degli atomi, aggirando completamente l'approssimazione del continuo comune, " Barraza-Lopez ha detto. "Questi due documenti forniscono i nostri ultimi passi in quella direzione".

I risultati dello studio pubblicato su ACS Nano l'8 gennaio sono stati ottenuti attraverso uno sforzo collaborativo con Alejandro A. Pacheco Sanjuan presso l'Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia; Edmund O. Harriss, un assistente professore di matematica clinica presso l'Università dell'Arkansas; Mehrshad Mehboudi, uno studente di master in microelettronica-fotonica presso l'Università dell'Arkansas e Humberto Terrones, poi alla Pennsylvania State University, ora al Rensselaer Polytechnic Institute.