Grafeen is een koolstoflaag van slechts één atoom dik, en het heeft wereldwijd de aandacht getrokken als nieuw materiaal. Een onderzoeksgroep van Kumamoto University, Japan heeft ontdekt dat druk kan worden gegenereerd door eenvoudig grafeenoxide-nanobladen op elkaar te stapelen, een materiaal dat sterk lijkt op grafeen. Ze ontdekten ook dat de druk kan worden verhoogd door de afstand tussen de lagen door warmtebehandeling te verkleinen. Het is een innovatieve aanpak om hoge druk uit te oefenen zonder enorm veel energie te verbruiken.

De Nobelprijs voor de Natuurkunde 2010 werd toegekend aan twee wetenschappers, Andre Geim en Konstantin Novoselov, voor baanbrekende grafeenexperimenten. Het koolstofmateriaal is erg dun, sterk, flexibel, en heeft een hoge elektrische geleidbaarheid. Geoxideerde grafeen nanosheets hebben veel functionele zuurstofgroepen aan de voor- en achterkant van grafeen, en eerder onderzoek heeft aangetoond dat als meerdere lagen geoxideerde grafeen nanosheets een warmtebehandeling ondergaan, de afstand tussen de lagen krimpt als functionele zuurstofgroepen worden geëlimineerd.

Dit leidde de onderzoekers van Kumamoto University, Japan om te overwegen dat het verminderen van de tussenlaagafstand van grafeenoxide nanosheets, zou kunnen worden gebruikt als een compressor die druk uitoefent op een substantie die tussen de platen is ingeklemd. Om de druk tussen nanosheets te meten, ze gebruikten moleculaire materialen die de elektrische toestand van metaalionen veranderen als reactie op druk (spin-crossover-fenomeen). Ze observeerden een elektrische toestandsverandering van ijzernanodeeltjes door het materiaal te sandwichen en het spin-crossover-fenomeen tussen grafeenoxide-nanobladen te meten.

Naarmate de afstand tussen de lagen kleiner wordt, de druk tussen de lagen stijgt. Dit betekent dat de drukwaarde kan worden aangepast door de warmtebehandelingstemperatuur. De maximale druk die de onderzoekers hebben gemeten was 38 x 10 ⁶ Pa (101, 300 Pa bij atmosferische druk, of ongeveer 375 atm). Bovendien, ze ontdekten dat er geen druk optreedt tenzij de nanosheets goed zijn gestapeld.

"Er zijn verschillende voorbeelden van speciale materialen die compressie veroorzaken door gewoon te sandwichen of te wikkelen, vergelijkbaar met onze resultaten hier, " zei assistent-professor Ryo Ohtani van de Kumamoto University, die de studie leidde. "Maar, zo ver we weten, deze grafeen nanosheet is het eerste voorbeeld ter wereld met de mogelijkheid om de toegepaste druk aan te passen door simpelweg de warmtebehandelingstemperatuur te veranderen. We verwachten dat deze "nano-compressor" zal leiden tot nieuwe ontwikkelingen op het gebied van bijvoorbeeld materiaalchemie of natuurkunde. Vooral omdat deze techniek hoge drukken produceert die normaal niet kunnen worden bereikt zonder een grote hoeveelheid energie toe te voegen."