Kas grafeeni on võimalik painutada, väänata ja kokku rullida?
UC San Diego ning Bostoni Ülikooli füüsikud väidavad et saab. Ajakirjas Physical Review B ilmunud artiklis väidavad teadlased et grafeeni soodumust iseenda külge kleepuda ning ,,nanorulle” moodustada on võimalik elektrostaatiliselt kontrolli all hoida, tänu millele saaks tulevikus valmistada terve hulga uusi seadmeid.
Grafeenist nanorullidel on lahtised ääred ning nende otsad pole kaetud, tänu millele on võimalik muuta nende kuju ning diameetrit. Pilt: Michael Fogler
Erinevalt süsinik-nanotorudest, uudsete omadustega puhta süsiniku silindrilistest molekulidest, säilitavad süsinik-nanorullid oma lahtised ääred ning nende otsad pole kaetud.
,,Selle tulemusena on võimalik muuta nanorullide kuju ning sisemist ja välimist läbimõõtu, nanotorudega seda aga teha ei saa,” lausus Michael Fogler, füüsika kaasprofessor UC San Diegos ning artikli peaautor.
Koostoos Bostoni Ülikooli füüsikaprofessori Antonio Castro Netoga ning Madridi Materjaliteaduste Instituudi teadlase Fransisco Guineaga tehti ettepanek valmistada seade, milles grafeeni elektroonilisi omadusi kasutataks nanorulli kokku- ning lahtikeeramiseks.
,,Me kujutame seda seadet ette kui grafeenist nanorulli, millele on võimalik anda lähedalasuva elektroodi abil laeng,” ütles Fogler. ,,Mida rohkem see laadub, seda enam vastastikune elektrostaatiline tõukumine rulli elektronide vahel sunnib rulli ennast lahti kerima. Seega on elektroodi pinge abil võimalik kontrollida rulli diameetrit ning keerdude arvu.
,,Meie uurimus näitab, et nanorullide elektrostaatiline kontrollimine on vägagi teostatav. Vajaminevad pinged pole suured. Kuna grafeen on nii kerge, võib rulli kinni- ja lahtikerimine toimuda kuni ühe biljondiku(1012) sekundi jooksul. Seega on lisaks lahtikeerdumise kontrolli all hoidmise võimalikkusele need nano-elektromehaanilised seadmed ka ülikiired.”
Fogleri arvates oleks nanorullidel suur hulk rakendusi, näiteks täiturina, mille tööülesanne sarnaneb silma pilgutamisega, ventiilina nn. labor-kiibil seadmetes ning isegi elektroonilise paberi ühe vormina. Varemalt on rull-mehhanisme valmistada proovinud teadlased selleks kasutanud õhukesi plastilisi kilesid, kuid need olid kas liiga jäigad või õrnad, et hästi funktsioneerida. Grafeenist, mis on tugevaim kui ükski teine inimesele teadaolev materjal, valmistatud nanorullid oleksid väga vastupidavad, kuid lisaks ka ülikerged ja -painduvad. Samuti juhiksid nad elektrit üle tuhande korra paremini kui räni.
Fogleri sõnul on idee grafeeni elektriliste omaduste kasutamisest selle struktuuri muutmiseks alles üpriski uus ning seega võtab selliste seadmete väljatöötamine aega. Teadlased loodavad aga, et lähitulevikus asendaks grafeen, mis on optiliselt läbipaistev elektrijuht, praegustes vedelkristallekraanides kasutatavat õhukest indiumipõhist metalloksiidkilet. Indium on haruldane metall, mille hind üha tõuseb ning millest tekib ilmselt lähima kümne aasta jooksul puudus.
Allikas:
Lisaks:
Leave a Reply