Los investigadores han confirmado la existencia de una propiedad exótica natural en la que un material se vuelve más grueso cuando se estira, lo opuesto a la mayoría de los materiales, un descubrimiento que podría conducir a nuevos estudios sobre la ciencia fundamental del comportamiento de los nanomateriales.

El fenómeno contrario a la intuición, llamado comportamiento auxético, ha sido ampliamente estudiado en estructuras de ingeniería que tienen aplicaciones potenciales en medicina, Ingeniería de tejidos, armadura corporal y "mejora de armadura fortificada".

Sin embargo, hasta ahora el comportamiento no ha sido confirmado en materiales naturales, dijo Peide Ye, Richard J. y Mary Jo Schwartz, profesora de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Purdue.

El comportamiento auxético se descubrió en un material llamado fósforo negro.

El fenómeno está gobernado por una propiedad mecánica fundamental de los materiales llamada relación de Poisson, que caracteriza cómo se comporta un material cuando se estira. La mayoría de los materiales cuando se estiran se vuelven más delgados y cuando se comprimen se vuelven más gruesos, y se dice que tienen un índice de Poisson positivo.

"Teóricamente es posible una relación de Poisson negativa, pero hasta ahora no lo ha sido, con pocas excepciones de estructuras hechas por el hombre, se ha observado experimentalmente en cualquier material natural, "Vosotros dijiste". Aquí, mostramos que la relación de Poisson negativa existe en el material natural fósforo negro ".

Los hallazgos se detallan en un artículo de investigación que apareció el 23 de septiembre en la revista Nano letras .

"Hasta ahora, Ha habido una falta de evidencia experimental desde la medición de la deformación interna en materiales auxéticos, en particular a nivel atómico, es extremadamente dificil, "Vosotros dijiste.

Los investigadores utilizaron una técnica llamada espectroscopia Raman para documentar el índice de Poisson negativo en un espesor extremadamente delgado, capas individuales de fósforo negro llamadas fosforeno. La investigación se basó en el Birck Nanotechnology Center en el Discovery Park de Purdue.

El artículo de Nano Letters fue escrito por el estudiante de doctorado Yuchen Du; el ex asociado de investigación postdoctoral Jesse Maassen; los estudiantes graduados Wangran Wu y Zhe Luo; Xianfan Xu, el profesor James J. y Carol L. Shuttleworth de Ingeniería Mecánica y profesor de ingeniería eléctrica e informática; y Ye. Du llevó a cabo la mayoría de los experimentos. Maassen realizó el trabajo teórico crítico para la investigación. Ahora es profesor asistente de física en la Universidad de Dalhousie en Nueva Escocia, Canadá.

Los investigadores se centraron en la estructura cristalina arrugada única del material en la que los átomos están dispuestos en un patrón ondulado. Como el silicio el material posee una banda prohibida, un rasgo esencial para la capacidad de un semiconductor de encenderse y apagarse en circuitos electrónicos. El material también tiene una "movilidad del portador, "lo que significa que es muy conductor y podría ser útil para aplicaciones tecnológicas.

La investigación futura incluirá trabajo para investigar si la relación de Poisson negativa existe en otros materiales llamados "bidimensionales", incluyendo capas extremadamente delgadas de grafito llamadas grafeno.