grafeen, het één atoom dik materiaal gemaakt van koolstofatomen, heeft nog steeds een aantal onverklaarbare eigenschappen, die belangrijk zijn in verband met elektronische toepassingen waar hoge geleidbaarheid van belang is, gaande van slimme materialen die collectief reageren op externe prikkels in een coherente, afstembare mode, door licht geïnduceerd, volledig optische netwerken. Materialen zoals grafeen kunnen een bepaald type grote amplitude vertonen, stabiele vibratiemodi die gelokaliseerd zijn, Discrete Breathers (DB's) genoemd. Het geheim van het verbeteren van de geleidbaarheid door het creëren van DB's ligt in het creëren van de externe beperkingen om atomen in het materiaal loodrecht op de richting van de grafeenplaat te laten oscilleren. Op simulaties gebaseerde modellen die beschrijven wat er op atomair niveau gebeurt, zijn niet eenvoudig, waardoor het noodzakelijk is om de beginvoorwaarden te bepalen die leiden tot het ontstaan ​​van DB's. In een nieuw artikel gepubliceerd in EPJ B , Elham Barani van de Ferdowsi Universiteit van Mashhad, Iran, en collega's uit Rusland, Iran en Singapore gebruiken een systematische aanpak om de beginomstandigheden te identificeren die zich lenen voor opwindende DB's in grafeen, uiteindelijk de deur openen naar het begrijpen van de sleutels tot meer geleidbaarheid.

De auteurs gebruikten eerst simulaties om de afhankelijkheid van de amplitude van de DB-trillingen van de frequentie van oscillaties te begrijpen. Barani en collega's stelden vervolgens de dynamische vergelijkingen op die de vibrerende beweging van de atomen in grafeen en de invloed van externe energiepotentialen beschrijven. Ze ontdekten dat er precies één oplossing is voor de vergelijking die overeenkomt met de opkomst van DB-excitaties, die wordt bepaald door de regelmatige symmetrie van grafeen.

De meest verrassende bevinding van deze studie is dat de oplossing die de voorwaarden voor het activeren van DB's beschrijft, niet wordt beïnvloed door de amplitude van de trillingsmodus. Evenmin verandert het type interatomaire energiepotentialen dat in de simulaties wordt gebruikt om de externe beperkingen op het atomaire rooster te modelleren, hoe DB's het beste kunnen worden geïnduceerd. Deze bevindingen bieden een waardevolle theoretische basis voor toekomstig experimenteel werk.