Niet vouwen, spindel of verminken. Die instructies werden ooit afgedrukt op ponskaarten die gegevens naar mainframecomputers voerden. De smartphones van tegenwoordig verwerken meer data, maar ze waren nog steeds niet gemaakt om in achterzakken te worden gestopt.

In de zoektocht om gadgets te bouwen die dergelijk misbruik kunnen overleven, ingenieurs hebben elektronische systemen getest op basis van nieuwe materialen die zowel flexibel als schakelbaar zijn - dat wil zeggen, in staat om te schakelen tussen twee elektrische toestanden, aan uit, een-nul, de binaire commando's die alles digitaal kunnen programmeren.

Nu geloven drie Stanford-onderzoekers dat ze zo'n flexibele, schakelbaar materiaal. Het is een kristal dat een papierachtig vel kan vormen van slechts drie atomen dik. Computersimulaties tonen aan dat dit kristalrooster het opmerkelijke vermogen heeft om zich als een schakelaar te gedragen:het kan mechanisch worden getrokken en geduwd, heen en weer, tussen twee verschillende atomaire structuren - een die elektriciteit goed geleidt, de andere dat niet.

"Zie het als het aan- en uitzetten van een lichtschakelaar, " zegt Karel-Alexander Duerloo, een afgestudeerde student aan Stanford Engineering en eerste auteur van een artikel in Natuurcommunicatie .

Tot nu toe bestaat deze ontdekking alleen als simulatie. Maar co-auteur en teamleider Evan Reed, Universitair Docent Materiaalkunde en Engineering, hoopt dat dit werk experimentele wetenschappers zal inspireren om dit superdunne kristal te fabriceren en het te gebruiken om elektronische en andere apparaten te maken die zo licht en flexibel als vezels zouden zijn.

theoretisch, dergelijke elektronische materialen hebben het potentieel om het energieverbruik van de batterij in bestaande apparaten zoals smartphones te verminderen. Deze nieuwe, energiezuinig materiaal zou het ook mogelijk kunnen maken om 'slimme' kleding te maken - denk aan een ultralichte mobiele telefoon of een GPS-systeem geïntegreerd in je shirt.

Duerloo zei dat dit schakelbare materiaal wordt gevormd wanneer een atomaire laag molybdeenatomen wordt ingeklemd tussen twee atomaire lagen telluriumatomen.

Molybdeen en tellurium zijn elementen die momenteel worden gebruikt als additieven voor het maken van legeringen, zoals staal. Tellurium is ook een belangrijk onderdeel van veel moderne zonnecellen.

In zijn simulatie Duerloo ging ervan uit dat molybdeen en tellurium een ​​plaatvormig kristalrooster vormen dat slechts drie atomen dik is. Opmerkelijk, deze atomaire sandwich kan verschillende kristallijne structuren vormen die nuttige eigenschappen hebben:in één structuur geleidt dit rooster gemakkelijk elektriciteit; in de andere configuratie niet.

Duerloo's simulaties laten zien dat het slechts een kleine inspanning kost om de atomaire structuur van dit drielaagse amalgaam om te schakelen van een niet-geleidende toestand naar een geleidende toestand. Een zachte druk schakelt het materiaal terug naar de uit-stand.

Deze simulaties, nog niet ondersteund door experimentele bevestiging, zijn aan de voorhoede van een nieuwe tak van materiaalwetenschap die zich verdiept in het gedrag van monolaagstoffen.

De eerste en meest bekende monolaag is grafeen, die voor het eerst werd waargenomen in 2004. Grafeen is een laag koolstofatomen die een rooster vormt dat lijkt op kippengaas. Hoewel het maar één atoom dik is, grafeen is ongelooflijk sterk. Een vel grafeen kan het gewicht van een kat dragen zonder dit atomair dunne rooster te breken.

Grafeen is ook elektrisch geleidend. Dat maakt het potentieel bruikbaar als licht, elektronische component met laag vermogen.

De ontdekkers van grafeen kregen in 2010 een Nobelprijs maar zelfs daarvoor was hun werk zo vereerd dat andere wetenschappers op zoek waren gegaan naar andere monolaagmaterialen met deze interessante samenvloeiing van eigenschappen:sterk, stal, kristallijne structuren die elektriciteit kunnen geleiden.

Om te helpen bij het vinden van de meest veelbelovende materialen uit een enorm universum van moleculaire structuren, een nieuwe discipline komt op:computational material science.

"We zijn als de verkenners die het terrein inspecteren en op zoek gaan naar de beste materialen, ' zei Riet.

Nu ze het potentieel van dit molybdeen-telluriumkristal hebben gesimuleerd, hopen de Stanford-onderzoekers - het derde teamlid is afgestudeerde student Yao Li - dat experimentele wetenschappers het mogelijke gebruik van deze drie-atoom dikke schakelaar zullen onderzoeken.

"Nee zou eerder hebben geweten dat dit mogelijk was, omdat ze niet wisten waar ze moesten kijken, ' zei Duerloo.