Nello studio, pubblicato sulla rivista Revisione fisica B , i ricercatori hanno dimostrato che il grafene a doppio strato, costituito da due strati di grafene, era notevolmente più morbido sia del grafene bidimensionale (2-D) che della grafite tridimensionale (3-D) lungo la direzione di impilamento.

Questo risultato sorprendente differisce dalla ricerca precedente che ha mostrato che il grafene 2-D, un singolo strato piatto di atomi di carbonio disposti in una struttura a nido d'ape aveva molte delle stesse proprietà meccaniche della grafite 3-D, che è una forma naturale di carbonio costituita da una pila molto debole di molti strati di grafene.

Misurazione della rigidità

Il grafene è un materiale 2-D, ma ha proprietà 3D come la sua rigidità nella direzione "fuori piano", perpendicolare al piano dei fogli di grafene.

Il comportamento degli elettroni all'interno del grafene multistrato determina la sua rigidità fuori dal piano. In questo studio, i ricercatori hanno scoperto che quando il grafene a doppio strato viene compresso fuori piano, alcuni elettroni π vengono "schiacciati" attraverso i piani del grafene, impenetrabili alle piccole molecole come l'acqua. Questa risposta rende il materiale più morbido e molto più facile da comprimere.

Dott. Yiwei Sun, autore principale dello studio della Queen Mary University di Londra, ha dichiarato:"Il nostro studio precedente ha mostrato che il grafene 2-D e la grafite 3-D hanno molte delle stesse proprietà meccaniche, quindi siamo rimasti sorpresi di vedere che il grafene a doppio strato è molto più morbido di entrambi questi materiali. Riteniamo che la morbidezza del grafene a doppio strato derivi dalla "spremitura" degli orbitali elettronici pi attraverso gli strati di grafene. Per esempio, se il pane di un hamburger viene sostituito da un bagel, è ancora più facile comprimerlo perché il contenuto può essere spremuto fuori dal foro del bagel."

Realizzare il potenziale

Spesso acclamato come un "materiale meraviglioso", il grafene ha la più alta conduttività termica ed elettrica conosciuta ed è più forte dell'acciaio, oltre ad essere leggero, flessibile e trasparente.

È stato scoperto nel 2004 staccando i fiocchi di grafene dalla grafite sfusa (utilizzata nelle mine delle matite e nei lubrificanti) usando del nastro adesivo.

Impilare i fiocchi di grafene uno sopra l'altro offre maggiori possibilità poiché le straordinarie proprietà del materiale sono determinate dalle interazioni tra i suoi strati impilati. Le sue caratteristiche uniche possono anche essere ottimizzate per varie applicazioni impilando altri materiali 2-D, come nitruro di boro e bisolfuro di molibdeno, al grafene.

Questo studio fornisce informazioni sulle complesse interazioni tra i doppi strati di grafene e consente la quantificazione delle sue proprietà, che è fondamentale per esplorare future applicazioni del materiale in dispositivi come transistor verticali e sensori di pressione.