Se aplicó presión de gas a una membrana de grafeno arrugada para hacer que se hinchara y se endureciera. ¿El resultado? La presión del gas reveló que este material de carbono atómicamente delgado, asumido universalmente como fuerte y rígido, tiene un "lado más blando". La reducción de rigidez mayor de la esperada con un mayor arrugado hizo que los investigadores refinaran su comprensión de la mecánica del material.

El hallazgo de la mecánica blanda en un material duro les da a los ingenieros un "botón" para ajustar las propiedades. Es decir, cambiando la forma del grafeno, o grado de arrugamiento, cambia su rigidez. Los materiales se pueden diseñar por deformación para aplicaciones en las que se desea menos rigidez, como componentes de bicicletas, en el que la rigidez reducida funciona como suspensión natural para amortiguar un viaje duro, o partes de aviones, en el que los materiales menos frágiles son menos propensos a fallas catastróficas.

Aunque el grafeno se considera un material bidimensional, nunca existe en un estado perfectamente plano. Como piel arrugada, cuando se sintetiza este carbono atómicamente delgado, por cualquier técnica, está arrugado. En el Centro de Ciencias de Materiales Nanophase, los científicos sometieron una membrana de grafeno a gas presurizado para hacerla abultada, estirando sus arrugas y permitiendo la medición de propiedades elásticas en diferentes grados de arrugado. Los experimentos fueron especialmente desafiantes debido a la delgadez de la membrana. Los científicos utilizaron la espectroscopia Raman para medir los cambios en la tensión del grafeno (revelados por espectros vibracionales, o firmas de interacciones entre átomos) y perfilometría interferométrica para medir la topografía de la superficie del grafeno arrugado (deflexiones de unas pocas micras a lo largo del eje vertical, es decir., perpendicular al plano del grafeno perfectamente plano).

Estas técnicas complementarias permiten a los investigadores observar la misma muestra de diferentes maneras para obtener una nueva comprensión de lo que sucede cuando el grafeno se flexiona. Descubrieron una relación no lineal inesperada entre la fuerza aplicada a una membrana de grafeno arrugada y la distancia que se desvía en comparación con lo que predice la teoría para un grafeno perfectamente plano. Eso significa que inicialmente el material cede fácilmente pero se vuelve progresivamente más rígido cuanto más se deforma (en este caso, a medida que la membrana de grafeno sobresale en respuesta a la presión del gas). "Más suave, "o menos rígido, los materiales de carbono podrían ser ventajosos en muchas aplicaciones de ingeniería, como los materiales estructurales que tienen menos probabilidades de desarrollar grietas y pueden ceder antes de llegar al punto de falla. Estos materiales "arrugados" podrían resultar superiores a los materiales fuertes pero frágiles que fallan catastróficamente.