Il flusso infinito di corrente elettrica dei superconduttori potrebbe fornire nuove opzioni per l'accumulo di energia e la trasmissione e la generazione di energia elettrica superefficiente, per citare solo alcuni vantaggi. Ma la resistenza elettrica zero dei superconduttori viene raggiunta solo al di sotto di una certa temperatura critica, centinaia di gradi Celsius sotto lo zero, ed è molto costoso da realizzare.

I fisici dell'Università di Belgrado in Serbia credono di aver trovato un modo per manipolare il supersottile, monostrati simili a wafer di superconduttori, come il grafene, un monostrato di carbonio, modificando così le proprietà del materiale per creare nuovi materiali artificiali per dispositivi futuri. I risultati dei calcoli teorici del gruppo e degli approcci sperimentali sono pubblicati nel Rivista di fisica applicata .

"L'applicazione della deformazione biassiale a trazione porta ad un aumento della temperatura critica, implicando che il raggiungimento della superconduttività ad alta temperatura diventa più facile sotto sforzo, " ha affermato il primo autore dello studio del LEX Laboratory dell'Università di Belgrado, Vladan Celebonovic.

Il team ha esaminato come la conduttività all'interno di materiali a bassa dimensionalità, come il grafene drogato con litio, cambiato quando diversi tipi di forze hanno applicato una "deformazione" sul materiale. L'ingegneria della deformazione è stata utilizzata per mettere a punto le proprietà dei materiali più voluminosi, ma il vantaggio di applicare la deformazione a materiali a bassa dimensionalità, solo un atomo di spessore, è che possono sostenere grandi sforzi senza rompersi.

La conduttività dipende dal movimento degli elettroni, e sebbene ci siano voluti sette mesi di duro lavoro per derivare con precisione la matematica per descrivere questo movimento nel modello di Hubbard, il team è stato finalmente in grado di esaminare teoricamente la vibrazione e il trasporto degli elettroni. Questi modelli, accanto ai metodi di calcolo, ha rivelato come il ceppo introduce cambiamenti critici nei monostrati di grafene drogato e magnesio-diboruro.

"Mettere sotto sforzo un materiale a bassa dimensionalità modifica i valori di tutti i parametri del materiale; questo significa che c'è la possibilità di progettare materiali secondo le nostre esigenze per ogni tipo di applicazione, " ha detto Celebonovic, che ha spiegato che la combinazione della manipolazione della deformazione con l'adattabilità chimica del grafene offre il potenziale per una vasta gamma di potenziali nuovi materiali. Data l'elevata elasticità, forza e trasparenza ottica del grafene, l'applicabilità potrebbe essere di vasta portata:pensate all'elettronica flessibile e ai dispositivi optoelettrici.

Facendo un passo avanti, Celebonovic e colleghi hanno testato come due diversi approcci all'ingegneria della deformazione dei sottili monostrati di grafene influissero sulla struttura reticolare e sulla conduttività del materiale 2-D. Per fogli di grafene "esfoliato" in fase liquida, il team ha scoperto che i ceppi di allungamento hanno separato i singoli fiocchi e quindi hanno aumentato la resistenza, una proprietà che potrebbe essere utilizzata per realizzare sensori, come touch screen ed e-skin, un sottile materiale elettronico che imita le funzionalità della pelle umana.

"Nello studio di microscopia a forza atomica su campioni di grafene esfoliati micromeccanicamente, abbiamo dimostrato che le trincee prodotte in grafene potrebbero essere un'ottima piattaforma per studiare i cambiamenti locali nella conduttività del grafene dovuti alla deformazione. E quei risultati potrebbero essere correlati alla nostra previsione teorica sugli effetti della deformazione sulla conduttività in sistemi unidimensionali, " ha detto Jelena Pesic, un altro autore sulla carta, dal Laboratorio di Grafene dell'Università di Belgrado.

Sebbene il team preveda molte sfide per realizzare sperimentalmente i calcoli teorici di questo documento, sono entusiasti che il loro lavoro possa presto "rivoluzionare il campo delle nanotecnologie".