(PhysOrg.com):similar al pavimento, suavizado por un sol ardiente, ralentizará un coche, el grafeno, una hoja de carbono de un átomo de espesor con maravillosas propiedades, ralentiza el deslizamiento de un objeto por su superficie. Pero apila las hojas y el grafeno se vuelve más resbaladizo, dicen los teóricos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, quien desarrolló un nuevo software para cuantificar la fricción del material.

"No creo que nadie espere que el grafeno se comporte como la superficie de un material tridimensional, pero nuestra simulación por primera vez explica las diferencias a escala atómica, "dice el investigador postdoctoral del NIST Alex Smolyanitsky, quien escribió el programa de modelado y fue coautor de un nuevo artículo sobre el estudio. "Si la gente quiere usar el grafeno como lubricante de estado sólido o incluso como parte de electrodos flexibles, este es un trabajo importante ".

Con capacidad para plegarse, enrollado o apilado, el grafeno es superfuerte y tiene propiedades ópticas y electrónicas inusuales. El material podría utilizarse en aplicaciones que van desde circuitos electrónicos hasta células solares y "engrasado" de piezas móviles en dispositivos a nanoescala.

La fricción es la fuerza que resiste el deslizamiento de dos superficies entre sí. Estudiar la fricción a escala atómica es un desafío, superable sólo en los últimos años. El software NIST simula la microscopía de fuerza atómica (AFM) utilizando una técnica de dinámica molecular. El programa se utilizó para medir lo que sucede cuando una punta de AFM simulada se mueve a través de una pila de una a cuatro hojas de grafeno (ver imagen) a diferentes velocidades de escaneo.

Los investigadores encontraron que el grafeno se desvía debajo y alrededor de la punta del AFM. Lo localizado, la deformación temporal crea fricción o resistencia al rodar, la fuerza que ejerce el arrastre sobre un objeto circular que rueda a lo largo de una superficie. Smolyanitsky compara el efecto con el sol que derrite y ablanda el pavimento en el estado donde obtuvo su doctorado, Arizona, provocando que las llantas de los automóviles se hundan un poco y disminuyan la velocidad. Los resultados del NIST son consistentes con los de experimentos recientes con grafeno realizados por otros grupos de investigación, pero proporcionan nuevos datos cuantitativos.

Más significativamente, el estudio del NIST muestra por qué la fricción cae con cada hoja de grafeno que se agrega a la pila (el escaneo rápido también tiene un efecto sobre la fricción). Con menos capas, la capa superior se desvía más, y aumenta la fricción por unidad de fuerza de contacto AFM. La superficie superior de la pila se vuelve menos flexible y más resbaladiza a medida que se agregan capas de grafeno. Por el contrario, la fricción del material tridimensional similar al grafito prácticamente no se ve afectada por la deformación y la fricción por rodadura, y se debe, en cambio, al calor creado por la punta en movimiento.