Les soldats ont souvent besoin de voir à travers la fumée, brouillard, poussière ou tout autre obscurant en suspension dans l'air et détecter la présence de toxines ou d'autres produits chimiques sur le terrain ou en première ligne. Pour identifier ces produits chimiques, ils utilisent des capteurs infrarouges (IR) et la spectroscopie, qui permettent à une couleur spécifique de lumière de briller à une fréquence particulière correspondant à chaque produit chimique. L'identification de chaque produit chimique nécessitera un soldat pour enduire les lunettes d'un filtre unique, permettant à la signature chimique de passer à une fréquence spécifique (c'est-à-dire, une couleur spécifique).

Des chercheurs de l'Université de l'Illinois, cependant, ont développé avec succès un filtre infrarouge accordable à base de graphène, qui permettrait à un soldat de changer la fréquence d'un filtre simplement par une déformation mécanique contrôlée du filtre (c'est-à-dire, origami au graphène), et non en remplaçant la substance sur les lunettes utilisée pour filtrer un spectre particulier de couleurs.

La recherche est financée par l'Air Force Office of Scientific Research, qui s'intéresse aux capteurs non seulement sensibles aux différentes longueurs d'onde IR, mais aussi mécaniquement contrôlable et accordable. Les résultats sont publiés dans un article intitulé "Mechanically Reconfigurable Architectured Graphene for Tunable Plasmonic Resonances" dans Lumière :science et applications .

Cette application est une autre d'une série de découvertes de graphène "matériel merveilleux" par SungWoo Nam, professeur adjoint de sciences mécaniques et d'ingénierie à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign.

« Généralement, lorsque vous placez du graphène sur un substrat, il est extrêmement transparent et n'absorbe qu'environ trois pour cent de la lumière, " Nam nota. " Sous certains angles, tu peux le voir. Nous utilisons cette polyvalence pour fabriquer d'autres structures comme des capteurs flexibles et transparents à partir de graphène. »

Parce qu'il est mince d'un atome, le graphène est normalement utilisé à plat. L'équipe de recherche de Nam a posé une question :que se passerait-il si, grâce à l'origami (l'art du pliage de papier), tu as froissé le graphène ? Pourriez-vous changer les propriétés du graphène en modifiant sa topographie ?

Selon Nam, les scientifiques n'ont jamais essayé cette idée avec d'autres matériaux conventionnels car ils sont cassants et ne peuvent pas être pliés sans se casser. Ce qui est unique avec le graphène, c'est qu'il n'est pas seulement fin, mais il est résistant, ce qui signifie qu'il ne se casse pas facilement lorsqu'il est plié.

"Disons que nous créons des rides de graphène par déformation mécanique, " dit Nam. " Si vous obtenez une certaine dimension, y aura-t-il des changements dans la façon dont la lumière sera absorbée par le graphène ? Nous voulions lier les dimensions du graphène ridé à son absorption optique."

L'équipe de Nam a découvert qu'en effet, le graphène ridé absorbe la lumière différemment selon la structure et les dimensions par résonances plasmoniques, produisant ainsi des couleurs différentes. En outre, contrairement au papier, qui ne s'aplatit pas facilement après pliage ou froissement, le graphène peut être réétiré pour redevenir plat et sans plis. Non seulement cela, mais la quantité d'absorption de la lumière peut être modifiée d'un facteur d'environ 10.

"En changeant la forme, vous pouvez absorber la lumière d'une fréquence différente en contrôlant les conditions de résonance plasmonique, " Pilgyu Kang, le premier auteur de l'article et maintenant professeur adjoint au département de génie mécanique de l'Université George Mason, déclaré. "Et en contrôlant mécaniquement la hauteur et la longueur d'onde des rides du graphène, Je peux exciter différents plasmons de surface et ainsi absorber différentes fréquences. À la fin de la journée, vous obtenez un filtre réglable."

En choisissant le graphène comme filtre pour les lunettes infrarouges, l'utilisateur peut tourner un bouton pour étirer et comprimer mécaniquement le graphène. Cela permet un changement de la longueur d'onde de la lumière absorbée. Ainsi, à titre d'exemple de son application, un soldat peut ainsi facilement régler le filtre de graphène sur une longueur d'onde souhaitée pour correspondre au type de produit chimique qu'il recherche.

« Dans un filtre conventionnel, une fois le filtre fait, vous avez terminé, " Nam conclu. " Peu importe la taille, il y a une longueur d'onde lumineuse unique. Avec du graphène, selon combien vous vous étirez et relâchez, vous pouvez communiquer dans différentes longueurs d'onde lumineuses."