La flexion du graphène peut être le moyen le plus simple de contrôler ses propriétés électriques, selon les calculs des physiciens théoriciens de l'Université Rice et en Russie.

Le laboratoire Rice de Boris Yakobson en collaboration avec des chercheurs à Moscou a découvert que l'effet est prononcé et prévisible dans les nanocônes et devrait s'appliquer également à d'autres formes de graphène.

Les chercheurs ont découvert qu'il pourrait être possible d'accéder à ce qu'ils appellent un effet flexoélectrique électronique dans lequel les propriétés électroniques d'une feuille de graphène peuvent être manipulées simplement en la tordant d'une certaine manière.

Le travail intéressera ceux qui envisagent des éléments de graphène dans des écrans tactiles flexibles ou des mémoires qui stockent des bits en contrôlant les moments dipolaires électriques des atomes de carbone, les chercheurs ont dit.

Le graphène parfait - une feuille de carbone de l'épaisseur d'un atome - est un conducteur, car les charges électriques de ses atomes s'équilibrent à travers le plan. Mais la courbure du graphène comprime les nuages ​​d'électrons des liaisons du côté concave et les étire du côté convexe, modifiant ainsi leurs moments dipolaires électriques, la caractéristique qui contrôle la façon dont les atomes polarisés interagissent avec les champs électriques externes.

Les chercheurs qui ont publié leurs résultats ce mois-ci dans la revue American Chemical Society Journal des lettres de chimie physique découvert qu'ils pouvaient calculer l'effet flexoélectrique du graphène roulé dans un cône de n'importe quelle taille et longueur.

Les chercheurs ont utilisé la théorie de la fonctionnelle de la densité pour calculer les moments dipolaires des atomes individuels dans un réseau de graphène, puis déterminer leur effet cumulatif. Ils ont suggéré que leur technique pourrait être utilisée pour calculer l'effet du graphène dans d'autres formes plus complexes, comme des draps froissés ou des fullerènes déformés, dont ils ont également analysé plusieurs.

"Alors que le moment dipolaire est nul pour le graphène plat ou les nanotubes cylindriques, entre les deux, il y a une famille de cônes, effectivement produit en laboratoire, dont les moments dipolaires sont significatifs et s'échelonnent linéairement avec la longueur du cône, " a déclaré Yakobson.

nanotubes de carbone, cylindres sans soudure de graphène, ne pas afficher un moment dipolaire total, il a dit. Bien qu'il ne soit pas nul, les moments induits par le vecteur s'annulent.

Ce n'est pas le cas avec un cône, dans lequel l'équilibre des charges positives et négatives diffère d'un atome à l'autre, en raison de contraintes légèrement différentes sur les liaisons lorsque le diamètre change. Les chercheurs ont noté que les atomes le long du bord contribuent également électriquement, mais l'analyse de deux cônes amarrés bord à bord leur a permis de s'annuler, simplifier les calculs.

Yakobson voit des utilisations potentielles pour la caractéristique nouvellement trouvée. "Une caractéristique peut-être de grande envergure est la chute de tension à travers une feuille incurvée, " il a dit. " Il peut permettre de varier localement la fonction de travail et de concevoir l'empilement de la structure de bande en bicouches ou en couches multiples par leur flexion. Il peut également permettre la création de cloisons et de cavités à potentiel électrochimique variable, plus 'acide' ou 'basique, ' en fonction de la courbure de l'architecture carbone 3D."