Grafeen is eigenlijk zowel een 3D-materiaal als een 2D-materiaal, volgens een nieuwe studie van de Queen Mary University of London.

Realiseren dat het een 3D-materiaal is, is belangrijk voor het begrijpen van de mechanische eigenschappen ervan en voor het ontwikkelen van nieuwe op grafeen gebaseerde apparaten.

Vaak geprezen als een 'wondermateriaal', grafeen heeft de hoogst bekende thermische en elektrische geleidbaarheid, is sterker dan staal, licht, flexibel en transparant. Het gebruik ervan is breed en recentelijk is aangetoond dat het zelfs een barrière kan vormen tegen muggenbeten.

In dit onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , stelden de onderzoekers twee fundamentele vragen:in hoeverre is grafeen grafiet, en wat is de werkelijke dikte van grafeen?

Tot hun verbazing, ze ontdekten dat 2-D grafeen, dat is een platte enkele laag koolstofatomen gerangschikt in een honingraatstructuur, heeft veel van dezelfde mechanische eigenschappen als 3D-grafiet, dat is een van nature voorkomende vorm van koolstof die bestaat uit een zeer zwakke stapel van vele lagen grafeen.

Ze laten zien dat grafeen een vergelijkbare weerstand tegen compressie heeft als grafiet en dat het aanzienlijk dikker is dan algemeen wordt aangenomen.

Als de dikte van een blok grafiet 100 lagen dik wordt gemeten, de dikte van een enkele grafeenlaag is simpelweg de dikte van het grafeenblok gedeeld door 100. Daarom, het is redelijk om de dikte van grafeen te beschouwen als 0,34 nm.

Dr. Yiwei Zon, hoofdauteur van de studie van de Queen Mary University of London, zei:"Grafeen dankt zijn dikte aan een reeks chemische bindingen die boven en onder het 2D-vlak van koolstofatomen uitsteken. Daarom is grafeen echt een 3D-materiaal, zij het met een zeer kleine dikte.

"Door conventionele 3D-theorie toe te passen, die al zo'n 400 jaar wordt gebruikt, tot 2D-materialen zoals grafeen, die al 15 jaar bekend zijn, laten we zien dat soortgelijke argumenten gelden voor andere zogenaamde 2D-materialen, zoals boornitride en molybdeendisulfide. Op die manier, 2D-materialen zijn eigenlijk allemaal 3D."

Grafeen wordt vaak het eerste tweedimensionale materiaal ter wereld genoemd. Het werd in 2004 ontdekt door grafeenvlokken af ​​te pellen van bulkgrafiet (gebruikt in potloodstiften en smeermiddelen) met plakband.

Het wordt beschouwd als onderdeel van een nieuwe klasse van 2D-materialen en wordt momenteel door wetenschappers gemodelleerd als een laag atomen met zeer weinig diepte, vandaar de naam 2-D materiaal.