Une feuille de carbone d'un seul atome d'épaisseur, comme ceux que l'on voit sur les marques de crayon - offre un grand potentiel pour de nouveaux types de dispositifs à l'échelle nanométrique, si un bon moyen peut être trouvé pour mouler le matériau dans les formes souhaitées.
Les chimistes de l'Université de l'Illinois à Chicago disent que c'est possible, signalant que le graphène peut devenir assez souple en utilisant seulement une nanogouttelette d'eau pour faire le travail.
"Jusqu'à maintenant, on ne pensait pas que nous pouvions plier ces structures de manière contrôlable, " a déclaré Petr Král, professeur assistant de chimie à l'UIC. "Mais maintenant, nous savons comment façonner le graphène en utilisant des forces faibles entre des nanogouttelettes soigneusement positionnées sur des feuilles de graphène."
Král et deux de ses étudiants diplômés ont décrit le processus dans un article récent dans Nano lettres, qui est mis en évidence dans La nature la section "nouvelles et opinions" du 17 décembre.
Les ingénieurs ont déjà coupé le graphène en rubans étroits et autres formes, élargir l'ensemble des systèmes carbonés tels que les fullerènes, nanotubes de carbone et nano-diamants. À l'aide de simulations informatiques, Král a montré que de faibles interactions moléculaires appelées forces de van der Waals entre les nanogouttelettes d'eau et le graphène peuvent le façonner dans une grande variété de formes, sans la liaison chimique de l'eau et du graphène.
"Selon la taille de la goutte d'eau et la forme et la taille des flocons de graphène utilisés, nous pouvons le plier sous différentes formes pour diverses applications, ", a déclaré Král. "C'est similaire à la façon dont les protéines sont repliées dans les cellules biologiques à l'aide de protéines chaperons."
Král et ses étudiants ont découvert qu'ils pouvaient utiliser des gouttelettes d'eau pour rouler, pliez, glisser et façonner le graphène en différentes structures complexes telles que des capsules, sandwichs, nœuds et anneaux - tous les éléments constitutifs potentiels des nanodispositifs avec une mécanique unique, propriétés électriques ou optiques. En utilisant des techniques spéciales comme la microscopie à force atomique et des aiguilles microscopiques soigneusement guidées, les gouttelettes d'eau et d'autres matériaux peuvent être soigneusement positionnés sur le graphène pour le façonner dans les formes souhaitées, il dit.
Le laboratoire de Král étudie les utilisations potentielles du graphène nanométrique, comme des moyens de l'enrober de molécules phospholipidiques qui lui permettraient de faire partie des membranes cellulaires biologiques où il pourrait remplir des fonctions spécifiques. Son laboratoire conçoit également des pores nanométriques de feuille de graphène qui permettent la construction de nouvelles membranes de séparation ionique et moléculaire pour une utilisation dans le dessalement et d'autres applications.
Alors que les matériaux avec lesquels il travaille sont inorganiques, Král voit une tendance croissante au développement de systèmes multifonctionnels hybrides qui combinent des nanostructures inorganiques avec des systèmes cellulaires biologiques.
"Nous essayons de détecter des signaux du monde biologique ou de transmettre des signaux au monde biologique, " dit-il. " A l'avenir, peut-être que les protéines évolueront pour interagir avec les systèmes inorganiques. C'est une voie d'évolution pour former une nouvelle interface, ou système hybride, travailler ensemble sur de nouvelles fonctions."
