E se croccante di arachidi, a determinate condizioni, si è comportato come taffy? Qualcosa del genere accade a un dicalcogenuro bidimensionale analizzato dagli scienziati della Rice University.

I ricercatori di Rice hanno calcolato che strati atomicamente sottili di bisolfuro di molibdeno possono assumere le qualità della plastica attraverso l'esposizione a un gas infuso di zolfo alla giusta temperatura e pressione.

Ciò significa che si può deformare senza romperlo, una proprietà che molti scienziati dei materiali che studiano materiali bidimensionali dovrebbero trovare interessante, secondo il fisico teorico di Rice Boris Yakobson e il ricercatore post-dottorato Xiaolong Zou; hanno condotto lo studio apparso sulla rivista dell'American Chemical Society Nano lettere .

bisolfuro di molibdeno, oggetto di studio in molti laboratori per le sue proprietà semiconduttive, interessava il Laboratorio del Riso per le caratteristiche dei suoi bordi di grano. I materiali bidimensionali come il grafene sono in realtà piatti, fogli dello spessore di un atomo. Ma il bisolfuro di molibdeno 2-D è un sandwich, con strati di zolfo sopra e sotto gli atomi di molibdeno.

Quando due fogli si uniscono ad angoli diversi durante la crescita in una fornace, gli atomi ai confini devono compensare improvvisando arrangiamenti "difettosi", chiamate dislocazioni, dove si uniscono.

I ricercatori hanno determinato che potrebbe essere possibile promuovere il movimento di tali dislocazioni attraverso il controllo ambientale del mezzo gassoso. Ciò cambierebbe le proprietà del materiale per dargli superplasticità, che gli consente di deformarsi oltre il suo consueto punto di rottura.

I materiali plastici possono essere riorganizzati e manterranno la loro nuova forma. Per esempio, un idraulico può piegare un tubo di metallo; quella qualità pieghevole è la plasticità. Yakobson ha notato che tali materiali possono diventare di nuovo fragili con ulteriori cambiamenti nell'ambiente.

"In genere, l'accoppiamento tra chimica e meccanica è piuttosto raro e scientificamente difficile da capire, " disse Yakobson, il cui gruppo alla Rice analizza i materiali calcolando le energie che legano i loro atomi. "La corrosione è il miglior esempio di come la chimica influenzi il comportamento meccanico, e la scienza della corrosione è ancora in fase di sviluppo."

Per il bisolfuro di molibdeno, hanno trovato due meccanismi attraverso i quali i confini potrebbero superare le barriere energetiche di attivazione e portare alla superplasticità. Nel primo, chiamato rebonding diretto, solo un atomo di molibdeno in una dislocazione si sposterebbe in risposta a forze esterne. Nel secondo, rotazione del legame, diversi atomi si sposterebbero in direzioni opposte.

Hanno calcolato che la barriera per il rebonding diretto, mentre meno drammatico, è molto inferiore rispetto alla rotazione dei legami. "Attraverso il sentiero di riconciliazione, la mobilità di questo difetto cambia di diversi ordini di grandezza, " Yakobson ha detto. "Sappiamo dalla meccanica dei materiali che le qualità fragili o duttili sono definite dalla mobilità di queste dislocazioni. Quello che mostriamo è che possiamo influenzare la proprietà tangibile, l'elasticità, del materiale».

Yakobson ha suggerito che potrebbe essere possibile regolare la plasticità dei dicalcogenuri in generale e che potrebbe anche essere possibile eliminare i difetti da un foglio di dicalcogenuro 2-D trattando le dislocazioni "per consentire loro di diffondersi rapidamente e svanire o di formare interessanti Stati aggregati". Ciò aprirebbe probabilmente la strada alla produzione più semplice di dicalcogenuri che richiedono particolari proprietà elettriche o meccaniche per le applicazioni, Egli ha detto.

"Pensiamo a questi materiali bidimensionali come a una tela aperta, teoricamente parlando, " ha detto. "Puoi leggere e scrivere molto rapidamente le modifiche. I materiali sfusi non hanno questa apertura, ma qui, ogni atomo è nelle immediate vicinanze dell'ambiente."