Non piegare, fuso o mutilato. Quelle istruzioni una volta venivano stampate su schede perforate che fornivano dati ai computer mainframe. Gli smartphone di oggi elaborano più dati, ma ancora non erano fatti per essere infilati nelle tasche posteriori.

Nella ricerca per costruire gadget in grado di sopravvivere a tali abusi, gli ingegneri hanno testato sistemi elettronici basati su nuovi materiali che sono sia flessibili che commutabili, ovvero, in grado di commutare tra due stati elettrici, acceso spento, uno zero, i comandi binari che possono programmare tutto ciò che è digitale.

Ora tre ricercatori di Stanford credono di aver scoperto un sistema così flessibile, materiale commutabile. È un cristallo che può formare un foglio simile alla carta dello spessore di soli tre atomi. Le simulazioni al computer mostrano che questo reticolo cristallino ha la notevole capacità di comportarsi come un interruttore:può essere tirato e spinto meccanicamente, avanti e indietro, tra due diverse strutture atomiche:una che conduce bene l'elettricità, l'altro che no.

"Pensa come accendere e spegnere un interruttore della luce, "dice Karel-Alexander Duerloo, uno studente laureato a Stanford Engineering e primo autore di un articolo in Comunicazioni sulla natura .

Finora questa scoperta esiste solo come simulazione. Ma il coautore e leader del team Evan Reed, Professore Associato di Scienza e Ingegneria dei Materiali, spera che questo lavoro possa ispirare gli scienziati sperimentali a fabbricare questo cristallo supersottile e usarlo per creare dispositivi elettronici e di altro tipo che siano leggeri e flessibili come le fibre.

Teoricamente, tali materiali elettronici hanno il potenziale per ridurre il consumo di energia che consuma la batteria nei dispositivi esistenti come gli smartphone. Questo nuovo, il materiale a basso consumo energetico potrebbe anche consentire di creare abbigliamento "intelligente":immagina un cellulare ultraleggero o un sistema GPS integrato nella tua maglietta.

Duerloo ha affermato che questo materiale commutabile si forma quando uno strato atomico di atomi di molibdeno viene inserito tra due strati atomici di atomi di tellurio.

Molibdeno e tellurio sono elementi attualmente utilizzati come additivi per realizzare leghe, come l'acciaio. Il tellurio è anche un componente importante di molte moderne celle solari.

Nella sua simulazione, Duerloo si basava sul fatto che il molibdeno e il tellurio formano un reticolo cristallino simile a un foglio dello spessore di soli tre atomi. In particolare, questo sandwich atomico può formare diverse strutture cristalline che hanno proprietà utili:in una struttura questo reticolo conduce facilmente elettricità; nell'altra configurazione no.

Le simulazioni di Duerloo mostrano che ci vuole solo un piccolo sforzo per commutare la struttura atomica di questo amalgama a tre strati da uno stato non conduttivo a uno stato conduttivo. Una leggera pressione riporta il materiale allo stato spento.

Queste simulazioni, non ancora supportato da conferme sperimentali, sono all'avanguardia di una nuova branca della scienza dei materiali che approfondisce il comportamento delle sostanze monostrato.

Il primo e più famoso monostrato è il grafene, che è stato osservato per la prima volta nel 2004. Il grafene è uno strato di atomi di carbonio che formano un reticolo che ricorda il filo di pollo. Sebbene sia spesso solo un atomo, il grafene è incredibilmente forte. Un foglio di grafene potrebbe sopportare il peso di un gatto senza rompere questo reticolo atomicamente sottile.

Il grafene è anche elettricamente conduttivo. Ciò lo rende potenzialmente utile come luce, componente elettronico a bassa potenza.

Gli scopritori del grafene hanno condiviso un premio Nobel nel 2010, ma anche prima di questo il loro lavoro era così onorato che altri scienziati avevano iniziato a cercare altri materiali monostrato con questa interessante confluenza di proprietà:forte, stabile, strutture cristalline che potrebbero condurre elettricità.

Per aiutare a trovare i materiali più promettenti da un vasto universo di strutture molecolari, nasce una nuova disciplina:la scienza computazionale dei materiali.

"Siamo come gli esploratori avanzati che sondano il terreno e cercano i materiali migliori, " ha detto Reed.

Ora che hanno simulato il potenziale di questo cristallo di molibdeno-tellurio, i ricercatori di Stanford - il terzo membro del team è lo studente laureato Yao Li - sperano che gli scienziati sperimentali esplorino i possibili usi di questo interruttore spesso tre atomi.

"Nessuno avrebbe mai saputo che era possibile prima perché non sapevano dove guardare, " Disse Duerlo.