El grafeno es 200 veces más fuerte que el acero y puede ser hasta 6 veces más ligero. Estas características por sí solas lo convierten en un material popular en la fabricación. Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign descubrieron recientemente más propiedades de láminas de grafeno que pueden beneficiarindustria.
El estudiante de doctorado Soumendu Bagchi, junto con su asesor Huck Beng Chew en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial en colaboración con Harley Johnson de Mechanical Sciences and Engineering identificaron cómo se comportan las láminas retorcidas de grafeno y su estabilidad a diferentes tamaños y temperaturas.
"Nos concentramos en dos láminas de grafeno apiladas una encima de la otra pero con un ángulo de giro", dijo Bagchi. "Hicimos simulaciones atomísticas a diferentes temperaturas para diferentes tamaños de láminas de grafeno. Utilizando las ideas de estas simulaciones, desarrollamos un análisismodelo: puede enchufar cualquier tamaño de hoja, cualquier ángulo de giro, y el modelo predecirá el número de estados estables locales que tiene, así como la temperatura crítica requerida para alcanzar cada uno de esos estados ".
Bagchi explicó que el grafeno bicapa existe en una configuración apilada de Bernal sin retorcer, que también es la secuencia de apilamiento repetida de grafito hexagonal cristalino. Cuando el grafeno bicapa está retorcido, quiere retorcerlo a su estado original porque ese es el estado más estable ycolocación de los átomos.
"Cuando la estructura atómica retorcida se calienta, tiende a girar hacia atrás, pero hay ciertos ángulos de giro mágicos en los que la estructura permanece estable por debajo de una temperatura específica. Y también hay una dependencia del tamaño. Lo que es emocionante de nuestro trabajoes decir, dependiendo del tamaño de la hoja de grafeno, podemos predecir cuántos estados estables tendrá, los ángulos de giro mágicos en estos estados estables, así como el rango de temperaturas requeridas para que el grafeno retorcido pase de un estado estable a otro", Dijo Bagchi.
Según Chew, los fabricantes han estado tratando de hacer transistores de grafeno, y se sabe que las bicapas de grafeno retorcido exhiben propiedades electrónicas interesantes. Al fabricar estos transistores de grafeno, es importante saber qué temperatura excitará el material para lograr una cierta rotación o mecánicarespuesta.
"Sabían que una hoja de grafeno tiene ciertas propiedades electrónicas, y agregar una segunda hoja en ángulo produce nuevas propiedades únicas. Pero una sola hoja atómica no es fácil de manipular. Fundamentalmente, este estudio responde preguntas sobre cómo el grafeno retorcidolas hojas se comportan bajo carga térmica y proporcionan información sobre los mecanismos de autoalineación y las fuerzas a nivel atómico. Esto podría allanar el camino para que los fabricantes logren un control preciso sobre el ángulo de giro de las estructuras de material 2D. Pueden conectar directamente los parámetros enel modelo para comprender las condiciones necesarias requeridas para lograr un estado retorcido específico "
Bagchi dijo que nadie ha estudiado las propiedades 2D de materiales como este. Es un estudio muy fundamental, y que comenzó como un proyecto diferente, cuando se topó con algo inusual.
"Se dio cuenta de que las láminas de grafeno mostraban cierta dependencia de la temperatura", dijo Chew. "Nos preguntamos por qué se comportó de esta manera, no como un material normal".
"En materiales normales, la interfaz es típicamente muy fuerte. Con el grafeno, la interfaz es muy débil permitiendo que las capas se deslicen y giren. Observar esta interesante dependencia de la temperatura no fue planeado. Esta es la belleza del descubrimiento en la ciencia".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois Grainger College of Engineering . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :