Credit: University of Jyväskylä/Pekka Koskinen Vesa-Matti Hiltunen

Una tecnica sperimentale chiamata forgiatura ottica può aumentare la rigidità del grafene di diversi ordini di grandezza. La ricerca è stata condotta dal Nanoscience Center dell’Università di Jyväskylä, in Finlandia.

L’impermeabilità e la resistenza alla trazione 200 volte superiore a quella dell’acciaio fanno del grafene un materiale perfetto per applicazioni nanomeccaniche, ma la sua eccezionale fragilità rende le strutture tridimensionali notoriamente instabili e difficili da fabbricare.

I ricercatori finlandesi potrebbero superare queste difficoltà, perché hanno dimostrato come rendere il grafene ultrarigido utilizzando un trattamento laser appositamente sviluppato.

La tecnica della forgiatura ottica nel dettaglio

Il gruppo ha precedentemente preparato strutture tridimensionali di grafene utilizzando un metodo di modellazione laser pulsato a femtosecondi chiamato forgiatura ottica. L’irradiazione laser provoca difetti nel reticolo del grafene, che a sua volta lo espande, generando strutture tridimensionali stabili. In questo caso, il gruppo ha utilizzato la forgiatura ottica per modificare una membrana di grafene monostrato sospesa come una pelle di tamburo e ha misurato le sue proprietà meccaniche utilizzando la nanoindentazione.

Le misurazioni hanno rivelato che la rigidità alla flessione del grafene è aumentata fino a cinque ordini di grandezza rispetto al grafene incontaminato, che è un nuovo record mondiale.

Come parte dello studio, è stata eseguita la modellazione dell’elasticità a foglio sottile delle membrane ondulate di grafene, dimostrando che l’irrigidimento avviene sia su scala micro, sia su scala nanometrica.

Il grafene irrigidito apre la strada a nuove applicazioni, come la fabbricazione di strutture di scaffold microelettromeccaniche o la manipolazione della frequenza di risonanza meccanica dei risonatori a membrana di grafene fino al regime dei GHz.

Il nostro prossimo passo sarà giocare con la forgiatura ottica e vedere quali dispositivi al grafene possiamo realizzare” conclude Mika Pettersson, che supervisiona lo sviluppo della nuova tecnica.

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