Peter Steeneken. Credito:Università di tecnologia di Delft
Peter Steeneken (professore) e Farbod Alijani (assistente professore) della sezione Dinamica dei micro e dei nanosistemi presso il Dipartimento di ingegneria di precisione e microsistemi hanno sviluppato un nuovo metodo per determinare le proprietà del materiale del grafene con l'ausilio di strumenti non lineari ad alta frequenza dinamica. Il loro nuovo metodo consente di misurare con precisione il modulo di Young (modulo elastico) del grafene e consente una misurazione potenzialmente più rapida. Ciò potrebbe facilitare la caratterizzazione di un numero elevato di membrane in un processo produttivo, Per esempio. Questa settimana, Peter e Farbod hanno pubblicato il loro articolo intitolato "Caratterizzazione dinamica non lineare di materiali bidimensionali" in Comunicazioni sulla natura .
In questa pubblicazione, Peter e Farbod delineano un nuovo metodo per saperne di più sui materiali ultrasottili che sono spessi solo diversi atomi, come il grafene. Per mezzo di una forza elettrostatica di pochi piconewton, loro e il dottorando Dejan Davidovikj sono stati in grado di portare le membrane di grafene in vibrazione. Con l'ausilio di una configurazione interferometrica, hanno effettuato una misura della dinamica di queste membrane con risoluzione sub-nm a frequenze superiori a 10 MHz. Fornendo una forza sufficiente alle membrane diventano visibili caratteristiche di risonanza non lineare. Queste caratteristiche sono state osservate in precedenza, ma fino ad ora, non era disponibile alcun buon metodo per analizzarli per materiali atomicamente sottili. In collaborazione con la McGill University (Canada) e la Facoltà di Scienze Applicate, è stato sviluppato un nuovo modello che può utilizzare queste risonanze non lineari per determinare il modulo di Young.
Il modulo di Young è un parametro che descrive l'elasticità meccanica di questo nuovo materiale, che è importante monitorare nei processi di produzione dei dispositivi. Inoltre, la previsione è che la meccanica del continuo non sarà più applicabile a strati dello spessore di un singolo atomo. Per questi motivi è di vitale importanza una misurazione accurata del modulo di Young del grafene. Però, il modulo di Young del grafene è difficile da misurare, e fino ad ora è stato determinato mediante microscopia a forza atomica, che è svantaggioso, perché la punta acuminata dell'AFM può influenzare la misurazione. Inoltre, il nuovo metodo è potenzialmente molto più veloce, che è vantaggioso quando si caratterizzano un gran numero di membrane in un processo produttivo.