Un equipo internacional de físicos, dirigido por investigadores de la Universidad de Arkansas, ha observado pandeo mecánico espontáneo en grafeno independiente utilizando microscopía de túnel de barrido, indicando que tiene potencial para ser una nueva fuente de energía electrónica.

El descubrimiento avanza en la comprensión del grafeno, un material bidimensional que tiene un simple átomo de espesor, y su papel potencial en el desarrollo de dispositivos electrónicos de próxima generación.

El equipo de investigación publicó sus hallazgos el martes en Cartas de revisión física , la revista de la Sociedad Estadounidense de Física. El descubrimiento también se destacó en el sitio de noticias de física de la sociedad.

Los investigadores utilizaron microscopía de túnel de barrido, que produce imágenes de átomos individuales en una superficie, para demostrar el pandeo mecánico espontáneo.

El hallazgo abre un nuevo campo de investigación en el estudio del comportamiento dinámico de materiales bidimensionales independientes controlados por microscopía de túnel de barrido. dijo Paul Thibado, profesor de física en la U of A que dirigió el estudio.

"El grafeno independiente está en constante movimiento, ", Dijo Thibado." Se mueve hacia arriba y hacia abajo como una boya flotando en el océano. El movimiento de balanceo se interrumpe de forma intermitente cuando el material pasa de parecerse a la parte interior de un cuenco a la parte exterior del cuenco, esa alta velocidad, El movimiento de ruptura se conoce como pandeo mecánico ".

Los investigadores encontraron que el movimiento de pandeo se correlaciona con un fenómeno conocido como "vuelo de Lévy, "llamado así por el matemático francés Paul Lévy. El vuelo de Lévy se refiere a un proceso de caminata aleatoria en el que ocurren largas excursiones con mayores probabilidades estadísticas que un sistema normal en movimiento aleatorio constante. Los vuelos de Lévy son comunes en los sistemas biológicos y modelan con precisión los patrones de alimentación de los animales.

El fenómeno no se ha observado a escala atómica con un sistema inorgánico hasta este estudio, Thibado dijo, lo que permite predecir y controlar eventos de excursión larga.

"Los eventos de pandeo en materiales 2-D son la clave para comprender el fenómeno de los vuelos Levy, " él dijo.

Movimiento continuo del grafeno independiente, aumentada por la alta energía cinética de estas inversiones aleatorias, podría convertirse en corriente eléctrica y usarse en lugar de baterías para alimentar pequeños dispositivos electrónicos, Dijo Thibado. Existe una necesidad urgente de desarrollar fuentes de energía distintas de las baterías, especialmente a medida que crecen las redes de sensores inalámbricos que conectan objetos que no son computadoras a Internet.

Estas redes de sensores inalámbricos se conocen colectivamente como Internet de las cosas, como zapatos para correr que brindan información sobre el rendimiento a un atleta o un sistema de riego "inteligente" que monitorea e informa los niveles de humedad de los campos distantes.

Surendra Singh, profesor de física en la U of A y coautor del estudio, ayudó a identificar la conexión entre los vuelos de Lévy y las propiedades estadísticas del sistema. Coautor Pradeep Kumar, profesor asistente de física en la U de A, proporcionó información sobre el desarrollo de la simulación de dinámica molecular, lo que demostró que el mecanismo de las largas excursiones era el pandeo mecánico.