Los soldados a menudo necesitan ver a través del humo, niebla, polvo o cualquier otro oscurecedor en el aire y detectar la presencia de toxinas u otros químicos en el campo o en las líneas del frente. Para identificar esos químicos, utilizan sensores de infrarrojos (IR) y espectroscopia, que permiten que un color específico de luz brille a una frecuencia particular correspondiente a cada químico. Identificar cada químico requerirá que un soldado cubra las gafas con un filtro único, permitiendo que la firma química llegue a una frecuencia específica (es decir, un color específico).

Investigadores de la Universidad de Illinois, sin embargo, han desarrollado con éxito un filtro infrarrojo sintonizable hecho de grafeno, lo que permitiría a un soldado cambiar la frecuencia de un filtro simplemente mediante la deformación mecánica controlada del filtro (es decir, origami de grafeno), y no reemplazando la sustancia de las gafas que se utilizan para filtrar un espectro particular de colores.

La investigación está financiada por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, que está interesado en sensores que no solo sean sensibles a diferentes longitudes de onda de infrarrojos, pero también controlable y sintonizable mecánicamente. Los resultados se publican en un artículo titulado "Grafeno arquitectónico reconfigurable mecánicamente para resonancias plasmónicas sintonizables" en Luz:ciencia y aplicaciones .

Esta aplicación es otra de una serie de descubrimientos de grafeno "material maravilloso" de SungWoo Nam, profesor asistente de ciencia e ingeniería mecánica en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

"Normalmente, cuando colocas grafeno sobre un sustrato, es extremadamente transparente y absorbe solo alrededor del tres por ciento de la luz, "Nam notó." En ciertos ángulos, puedes verlo. Usamos esta versatilidad para hacer otras estructuras como sensores flexibles y transparentes de grafeno ".

Porque tiene un átomo de espesor el grafeno se usa normalmente mientras está plano. El equipo de investigación de Nam hizo una pregunta:¿qué pasaría si a través del origami (arte de doblar papel), ¿Arrugaste el grafeno? ¿Podrías cambiar las propiedades del grafeno alterando su topografía?

Según Nam, los científicos no han probado esta idea antes con otros materiales convencionales porque son frágiles y no pueden doblarse sin romperse. Lo que es único sobre el grafeno es que no solo es delgado, pero es resistente, lo que significa que no se rompe fácilmente cuando se dobla.

"Digamos que creamos arrugas de grafeno por deformación mecánica, "Nam dijo." Si obtienes una cierta dimensión, ¿Habrá algún cambio en la forma en que el grafeno absorberá la luz? Queríamos vincular las dimensiones del grafeno arrugado con su absorción óptica ".

El equipo de Nam descubrió que, de hecho, el grafeno arrugado absorbe la luz de manera diferente según la estructura y las dimensiones a través de resonancias plasmónicas, produciendo así diferentes colores. Además, a diferencia del papel, que no se pueden aplanar fácilmente después de doblar o arrugar, El grafeno se puede volver a estirar para volverse plano y sin arrugas nuevamente. No solo eso, sino que la cantidad de absorción de luz se puede alterar en un factor de aproximadamente 10.

"Al cambiar la forma, puede absorber la luz de una frecuencia diferente controlando las condiciones de resonancia plasmónica, "Pilgyu Kang, el primer autor del artículo y ahora profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad George Mason, fijado. "Y al controlar mecánicamente la altura y la longitud de onda de las arrugas de grafeno, Puedo excitar diferentes plasmones de superficie y así absorber diferentes frecuencias. Al final del día, obtienes un filtro sintonizable ".

Al elegir el grafeno como filtro para gafas de infrarrojos, el usuario puede girar una perilla para estirar y comprimir mecánicamente el grafeno. Eso permite un cambio en la longitud de onda de la luz que se absorbe. Entonces, como ejemplo de su aplicación, De esta manera, un soldado puede ajustar fácilmente el filtro de grafeno a una longitud de onda deseada para que coincida con el tipo de sustancia química que está buscando.

"En un filtro convencional, una vez que haces el filtro, estás listo, "Nam concluyó." No importa el tamaño, hay una longitud de onda de luz única. Con grafeno dependiendo de cuánto estire y suelte, puede comunicarse en diferentes longitudes de onda de luz ".