Ingenieurs voorspellen dat grafeen kan worden overgehaald om piëzo-elektrisch te worden, alleen door driehoekige gaten in het materiaal te ponsen.

grafeen, het ultraduurzame koolstofmateriaal dat veelbelovend is voor een reeks toepassingen, heeft nog een andere truc in zijn mouw van één atoom dik.

Ingenieurs van de Universiteit van Houston hebben kwantummechanische berekeningen gebruikt om aan te tonen dat, alleen door gaten met een bepaalde configuratie in een vel grafeen te maken, ze kunnen grafeen overhalen om zich als een piëzo-elektrisch materiaal te gedragen. Piëzo-elektrische stoffen wekken elektriciteit op als reactie op fysieke druk, en vice versa, en wetenschappers kunnen deze materialen gebruiken voor toepassingen zoals het oogsten van energie en kunstmatige spieren, evenals om nauwkeurige sensoren te maken.

Grafeen zelf is niet van nature piëzo-elektrisch. Maar de ingenieurs van Houston redeneerden dat als ze ofwel een halfgeleidende ofwel een isolerende vorm van grafeen namen, er driehoekige gaten in geslagen, en oefende een gelijkmatige druk uit op het materiaal, ze konden dat materiaal laten werken alsof het piëzo-elektrisch was.

De berekeningen van het team toonden aan dat driehoekige gaten inderdaad resulteerden in piëzo-elektrisch gedrag, terwijl cirkelvormige gaten - zoals ze voorspelden - dat niet deden. Ze ontdekten ook dat de pseudo-piëzo-elektriciteit van grafeen bijna net zo sterk was als die van bekende piëzo-elektrische stoffen zoals kwarts. De auteurs suggereren dat driehoekige poriën kunnen worden gemaakt in echt grafeen met behulp van elektronenstraalstraling in een laboratorium, wat betekent dat deze berekeningen kunnen worden getest met behulp van bestaande methoden.

"De natuur heeft de mensheid een zeer beperkte keuze aan effectieve elektromechanische materialen gegeven" die piëzo-elektriciteit vertonen, schrijf de auteurs in hun paper, geaccepteerd bij de AIP's Technische Natuurkunde Brieven . Het toevoegen van grafeen aan de lijst "kan mogelijk nieuwe wegen openen" voor gebruik, zowel voor grafeen als voor toepassingen die afhankelijk zijn van piëzo-elektriciteit.