Grafene, il materiale dello spessore di un atomo fatto di atomi di carbonio, conserva ancora alcune qualità inspiegabili, che sono importanti in relazione alle applicazioni elettroniche in cui l'alta conduttività è importante, che vanno da materiali intelligenti che rispondono collettivamente agli stimoli esterni in modo coerente, moda sintonizzabile, alla luce indotta, reti completamente ottiche. Materiali come il grafene possono esibire un particolare tipo di grande ampiezza, modi vibrazionali stabili che sono localizzati, denominati Discrete Breathers (DB). Il segreto per migliorare la conduttività creando DB sta nel creare i vincoli esterni per far oscillare gli atomi all'interno del materiale perpendicolarmente alla direzione del foglio di grafene. I modelli basati su simulazioni che descrivono ciò che accade a livello atomico non sono semplici, rendendo necessario determinare le condizioni iniziali che portano alla nascita dei DB. In un nuovo articolo pubblicato su EPJ SI , Elham Barani dell'Università Ferdowsi di Mashhad, Iran, e colleghi dalla Russia, Iran e Singapore utilizzano un approccio sistematico per identificare le condizioni iniziali che si prestano a eccitanti DB nel grafene, aprendo infine la porta alla comprensione delle chiavi per una maggiore conduttività.
Gli autori hanno prima utilizzato le simulazioni per comprendere la dipendenza dell'ampiezza delle vibrazioni DB dalla frequenza delle oscillazioni. Barani e colleghi hanno quindi stabilito le equazioni dinamiche che descrivono il movimento vibrante degli atomi nel grafene e l'influenza dei potenziali energetici esterni. Hanno scoperto che esiste esattamente una soluzione all'equazione corrispondente all'emergere delle eccitazioni DB, che è dettata dalla regolare simmetria del grafene.
La scoperta più sorprendente di questo studio è che la soluzione che descrive le condizioni per l'attivazione dei DB non è influenzata dall'ampiezza del modo vibrazionale. Né il tipo di potenziali energetici interatomici utilizzati nelle simulazioni per modellare i vincoli esterni sul reticolo atomico altera il modo migliore per indurre i DB. Questi risultati offrono una preziosa base teorica per futuri lavori sperimentali.
