La flessione del grafene può essere il modo più elementare per controllare le sue proprietà elettriche, secondo i calcoli dei fisici teorici della Rice University e in Russia.

Il laboratorio Rice di Boris Yakobson in collaborazione con ricercatori di Mosca ha scoperto che l'effetto è pronunciato e prevedibile nei nanoconi e dovrebbe applicarsi ugualmente ad altre forme di grafene.

I ricercatori hanno scoperto che potrebbe essere possibile accedere a quello che chiamano un effetto flessoelettrico elettronico in cui le proprietà elettroniche di un foglio di grafene possono essere manipolate semplicemente ruotandolo in un certo modo.

Il lavoro sarà di interesse per coloro che considerano elementi di grafene in touchscreen flessibili o memorie che memorizzano bit controllando i momenti di dipolo elettrico degli atomi di carbonio, hanno detto i ricercatori.

Il grafene perfetto – un foglio di carbonio spesso un atomo – è un conduttore, mentre le cariche elettriche dei suoi atomi si bilanciano a vicenda attraverso il piano. Ma la curvatura nel grafene comprime le nuvole di elettroni dei legami sul lato concavo e li allunga sul lato convesso, alterando così i loro momenti di dipolo elettrico, la caratteristica che controlla come gli atomi polarizzati interagiscono con i campi elettrici esterni.

I ricercatori che hanno pubblicato i loro risultati questo mese nell'American Chemical Society's Journal of Physical Chemistry Letters hanno scoperto di poter calcolare l'effetto flessoelettrico del grafene arrotolato in un cono di qualsiasi dimensione e lunghezza.

I ricercatori hanno utilizzato la teoria del funzionale della densità per calcolare i momenti di dipolo per i singoli atomi in un reticolo di grafene e quindi calcolare il loro effetto cumulativo. Hanno suggerito che la loro tecnica potrebbe essere utilizzata per calcolare l'effetto del grafene in altre forme più complesse, come lenzuola stropicciate o fullereni deformati, molti dei quali hanno anche analizzato.

"Mentre il momento di dipolo è zero per il grafene piatto o per i nanotubi cilindrici, in mezzo c'è una famiglia di coni, effettivamente prodotto in laboratorio, i cui momenti di dipolo sono significativi e scalano linearmente con la lunghezza del cono, "Ha detto Yakobson.

Nanotubi di carbonio, cilindri senza saldatura di grafene, non visualizzare un momento di dipolo totale, Egli ha detto. Pur non essendo zero, i momenti indotti dal vettore si annullano a vicenda.

Non è così con un cono, in cui il saldo delle cariche positive e negative differisce da un atomo all'altro, a causa di sollecitazioni leggermente diverse sui legami al variare del diametro. I ricercatori hanno notato che anche gli atomi lungo il bordo contribuiscono elettricamente, ma l'analisi di due coni agganciati da bordo a bordo ha permesso loro di annullarsi, semplificando i calcoli.

Yakobson vede potenziali usi per la caratteristica ritrovata. "Una caratteristica forse di vasta portata è nella caduta di tensione su un foglio curvo, " ha detto. "Può consentire di variare localmente la funzione di lavoro e di progettare l'impilamento della struttura a nastro in doppi strati o strati multipli mediante la loro piegatura. Può anche consentire la creazione di partizioni e cavità con potenziale elettrochimico variabile, più 'acido' o 'basico, ' a seconda della curvatura nell'architettura in carbonio 3-D."