(PhysOrg.com) -- Kan grafeen -- een nieuw ontdekte vorm van pure koolstof die op een dag het silicium in computers kan vervangen, televisies, mobiele telefoons en andere veelvoorkomende elektronische apparaten -- worden gemaakt om te buigen, draaien en rollen?

Natuurkundigen van UC San Diego en Boston University denken van wel. In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling B , de wetenschappers zeggen dat de neiging van grafeen - een enkele laag koolstofatomen gerangschikt in een honingraatrooster - om aan zichzelf te kleven en koolstof "nanoscrolls" te vormen elektrostatisch kan worden gecontroleerd om een ​​groot aantal nieuwe apparaten te vormen.

In tegenstelling tot koolstofnanobuisjes - cilindrische moleculen van pure koolstof met nieuwe eigenschappen die de focus zijn geworden van veel aandacht van nieuwe toepassingen in de ontwikkeling van elektronica en materialen - behouden koolstofnanorollen open randen en hebben ze geen doppen.

"Als resultaat, nanorollen kunnen hun vorm en hun binnen- en buitendiameters veranderen, terwijl nanobuisjes dat niet kunnen, " zei Michael Fogler, een universitair hoofddocent natuurkunde aan UCSD en de eerste auteur van het papier.

Werken met Antonio Castro Neto, een natuurkunde professor aan de Boston University, en Francisco Guinea van het Institute of Materials Science in Madrid, de wetenschappers stelden de constructie voor van een apparaat waarin de elektronische eigenschappen van grafeen worden gebruikt om de nanoscroll te rollen en af ​​te rollen.

"Het apparaat dat we voor ogen hebben, is een grafeen-nanorol die kan worden opgeladen door stroom van een nabijgelegen elektrode, ’ zei Fogger. “Hoe meer geladen het wordt, hoe meer de wederzijdse elektrostatische afstoting van elektronen in de rol ervoor zorgt dat deze uitpakt. Dus, de spanning op de elektrode kan de diameter en het aantal spoelen in de scroll regelen.”

"We laten in dit artikel zien dat de elektrostatische controle van nanoscrolls heel goed mogelijk is. De benodigde spanningen liggen in het praktische bereik. Omdat grafeen zo licht is, het inpakken en uitpakken zou plaatsvinden op een tijdschaal van een biljoenste van een seconde. Dus, niet alleen de mate van scrollen kan worden gecontroleerd, deze nano-elektromechanische apparaten zullen ook ultrasnel zijn.”

Fogler zei dat dergelijke nanoscrolls een breed scala aan toepassingen kunnen hebben, zoals actuatoren waarvan de werking lijkt op het knipperen van de ogen, kleppen in lab-on-a-chip-apparaten en zelfs een vorm van elektronisch papier. Eerder, andere wetenschappers probeerden scroll-machines te bouwen met behulp van dunne plastic films, maar ze waren ofwel te stijf of te zwak om goed te werken. In tegenstelling tot, nanorollen gemaakt van grafeen, dat mechanisch sterker is dan enig ander materiaal dat de mens kent, robuust zou zijn, toch ultralicht en ultraflexibel blijven. Ze zouden ook elektriciteit meer dan duizend keer beter geleiden dan silicium.

Fogler zei dat de ideeën om elektrische eigenschappen van grafeen te gebruiken om de structuur te wijzigen, of vice versa, zijn nog vrij nieuw, en dus kunnen de voorgestelde apparaten enige tijd nodig hebben om zich te ontwikkelen. Op korte termijn, wetenschappers hopen dat grafeen, die een optisch transparante geleider van elektriciteit is, zou kunnen worden gebruikt om de huidige LCD-schermen te vervangen die gebruikmaken van dunne metaaloxidefilms op basis van indium, een zeldzaam metaal dat steeds duurder wordt en waarschijnlijk binnen tien jaar schaars zal zijn.