grafeen, een extreem dunne tweedimensionale laag van het grafiet dat in potloden wordt gebruikt, gespen wanneer afgekoeld terwijl bevestigd aan een plat oppervlak, resulterend in prachtige plooipatronen die de zoektocht naar nieuwe kwantummaterialen en supergeleiders ten goede zouden kunnen komen, volgens door Rutgers geleid onderzoek in het tijdschrift Natuur .

Quantummaterialen bevatten sterk interagerende elektronen met speciale eigenschappen, zoals verstrengelde trajecten, die bouwstenen zouden kunnen leveren voor supersnelle kwantumcomputers. Ze kunnen ook supergeleiders worden die het energieverbruik kunnen verminderen door de krachtoverbrenging en elektronische apparaten efficiënter te maken.

"De knik die we ontdekten in grafeen bootst het effect na van kolossaal grote magnetische velden die onbereikbaar zijn met de huidige magneettechnologieën, wat leidt tot dramatische veranderingen in de elektronische eigenschappen van het materiaal, " zei hoofdauteur Eva Y. Andrei, Professor van de Raad van Bestuur bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van de School of Arts and Sciences aan de Rutgers University-New Brunswick. "Knikken van stijve dunne films zoals grafeen gelamineerd op flexibele materialen wint terrein als een platform voor rekbare elektronica met veel belangrijke toepassingen, inclusief oogachtige digitale camera's, energie oogsten, huid sensoren, apparaten voor gezondheidsmonitoring zoals kleine robots en intelligente chirurgische handschoenen. Onze ontdekking opent de weg naar de ontwikkeling van apparaten voor het besturen van nanorobots die ooit een rol kunnen spelen bij biologische diagnostiek en weefselherstel."

De wetenschappers bestudeerden geknikte grafeenkristallen waarvan de eigenschappen radicaal veranderen als ze worden afgekoeld. het creëren van in wezen nieuwe materialen met elektronen die vertragen, elkaar bewust worden en sterk met elkaar omgaan, waardoor de opkomst van fascinerende fenomenen zoals supergeleiding en magnetisme, volgens André.

Met behulp van high-tech beeldvorming en computersimulaties, de wetenschappers toonden aan dat grafeen op een plat oppervlak van niobiumdiselenide werd geplaatst, gespen bij afkoeling tot 4 graden boven het absolute nulpunt. Naar de elektronen in grafeen, het door de knik gecreëerde berg- en dallandschap verschijnt als gigantische magnetische velden. Deze pseudo-magnetische velden zijn een elektronische illusie, maar ze werken als echte magnetische velden, volgens André.

"Ons onderzoek toont aan dat knikken in 2D-materialen hun elektronische eigenschappen drastisch kan veranderen, " ze zei.

De volgende stappen omvatten het ontwikkelen van manieren om geknikte 2D-materialen te ontwikkelen met nieuwe elektronische en mechanische eigenschappen die nuttig kunnen zijn in nano-robotica en kwantumcomputers, volgens André.

De eerste auteur is Jinhai Mao, voorheen een onderzoeksmedewerker bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde en nu een onderzoeker aan de Universiteit van de Chinese Academie van Wetenschappen.