解决石墨烯弯曲的谜 - “每个人都不同意，他们实际上都是正确的”

弯的例证在双层石墨烯的。

伊利诺伊大学工程师的新研究将原子尺度实验与计算机建模相结合，以确定弯曲多层石墨烯的能量是多少 - 从石墨烯首次被隔离起来的一个问题。2019年11月11日的自然材料期刊上报道了调查结果。

研究人员表示，石墨烯 - 布置在格子中的单层碳原子，是世界上最强大的材料，因此薄而薄于灵活性。它被认为是未来技术的关键成分之一。

“关于这项工作的令人兴奋的是，它表明，即使每个人都不同意，他们实际上都是正确的。” - 机械科学与工程教授Arend Van der Zande

大多数关于石墨烯的研究旨在开发纳米级电子设备。然而，研究人员说，许多技术 - 从可拉伸的电子产品到微小的机器人，如此小，因为肉眼无法看到它们 - 需要了解石墨烯的力学，特别是它如何弯曲和弯曲，以解锁它们的潜力。

“材料的弯曲刚度是其最基本的机械性能之一，”材料科学和工程研究生和学习共同作者埃德蒙汉表示。“即使我们一直在研究石墨烯二十年，我们还尚未解决这一基本财产。原因是不同的研究群体已经提出了不同的答案，跨越数量级。“

研究生韩国河，左，梅瑞教授，研究生兆头宇教授，Pinshane Y. Huang，Front教授，前锋和教授Arend M.Van der Zande确定了弯曲多层石墨烯的能量 - 这是一个长期被剥夺的问题科学家们。

该团队发现了为什么以前的研究努力不同意。“他们要么弯曲了一点或弯曲了很多，”斋古宇说，机械科学与工程研究生兼学习共同作者。“但我们发现石墨烯在这两个情况下表现得不同。当你稍微弯曲多层石墨烯时，它就像僵硬的板或一块木头一样。当你弯曲很多时，它就像一堆论文，原子层可以互相滑过。“

“这项工作令人兴奋的是，它表明，即使每个人都不同意，他们实际上都是正确的，”机械科学与工程学士学位教授Arend Van der Zande表示，“Arend Van der Zande说。“每个小组都在测量不同的东西。我们发现的是通过展示通过不同程度的弯曲方式来解释所有分歧的模型。“

“因为我们研究了石墨烯弯曲的不同量，我们能够将从一个制度的过渡从一个制度看，从刚性到柔性和从板到板行为行为。” - Elif Ertekin，机械科学与工程教授

为了使弯曲的石墨烯，yu制造疏散原子层的六边形氮化物，另一个2D材料，成原子尺度步骤，然后将石墨烯加压在顶部。使用聚焦离子束，韩切成一片材料并用电子显微镜将原子结构成像，看看每个石墨烯层坐在哪里。

然后，该团队开发了一组方程和模拟，以计算使用石墨烯弯曲的形状来计算弯曲刚度。

通过将多层石墨烯覆盖，研究人员创建了一种测量材料如何在不同配置中弯曲的控制和精确方式。

“在这种简单的结构中，有两种涉及弯曲石墨烯的力量，”材料科学和工程教授和研究共同作者。“粘附，或原子的吸引到表面，试图将材料拉下。更硬的材料，它将越多地弹出，抵抗粘附的拉动。石墨烯接管原子步骤的形状编码了关于材料刚度的所有信息。“

该研究系统地控制了材料弯曲和石墨烯的性质改变了多少。

“因为我们研究了石墨烯弯曲的不同量，我们能够从一个制度到另一个制度的过渡，从刚性到柔性和从板块到板材行为，”机械科学和工程教授elif ertekin表示，他们领导了计算机建模部分研究。“我们建立了原子尺度模型，以表明这可能发生的原因是近渗透层可以彼此滑倒。一旦我们拥有这个想法，我们就可以使用电子显微镜确认融资层之间的滑动。“

研究人员表示，新的结果对创建小而灵活的机器具有影响，可以与细胞或生物材料相互作用。

“细胞可以改变形状并响应他们的环境，如果我们想在具有生物系统的能力的微机器或系统的方向上移动，我们需要有能够改变它们的形状并非常柔软的电子系统， “Van der Zande说。“通过利用层间滑移，我们已经表明石墨烯可以比相同厚度的常规材料更软的级。”

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参考：“Ultrasoft Slip-Maparene弯曲弯曲的较少的石墨烯”由Edmund Han，Jaehyung Yu，Emil Annevelink，Jangyup Son，Dongyun A.康，Kenji Watanabe，Takashi Taniguchi，Elif Ertekin，Pinshane Y. Huang和Arend M.Van der Zande ，2019年11月11日，自然材料.DOI：
10.1038 / s41563-019-0529-7

国家科学基金会通过伊利诺伊州材料研究中心，支持这项研究。