El grafeno tiene solo un átomo de carbono de espesor y parece 2D. Pero tiene orbitales electrónicos que se extienden perpendicularmente al plano atómico, como el 2p z orbitales (rosa claro). Estos orbitales resisten la compresión en la dirección perpendicular a la red del grafeno, una característica de los materiales 3D. Crédito:APS / Carin Cain
Un equipo de investigadores del Reino Unido, China y España han descubierto que el grafeno presenta propiedades mecánicas similares a las del grafito. En su artículo publicado en la revista Cartas de revisión física , el grupo describe las pruebas de escamas de grafeno de una manera única, y lo que encontraron.
El grafeno es una hoja de átomos de carbono de un solo átomo de espesor, a veces llamado material bidimensional. En este nuevo esfuerzo, los investigadores cuestionaron si realmente es un material bidimensional al probarlo para ver si tiene propiedades mecánicas tridimensionales.
Investigaciones anteriores han demostrado que el grafeno se comporta como un material 2-D cuando se observan sus propiedades electrónicas. También se comporta como un material 2-D al probar sus propiedades térmicas. Pero hasta ahora sus propiedades mecánicas no habían sido probadas. La razón por la que el grafeno se desmorona casi instantáneamente cuando no está soportado por un sustrato, presentando dificultades para probar sus propiedades mecánicas sin incluir también las del sustrato. Para solucionar este problema, los investigadores probaron una de las propiedades mecánicas del grafeno suspendiendo escamas de grafeno en un líquido viscoso, evitando así que los fonones lo separen. El líquido también evitó que las escamas se unieran y formaran grafito. Luego, el equipo llevó a cabo una prueba tridimensional común:aplicando alta presión, en este caso, utilizando una celda de yunque de diamante. Al hacerlo, se mostró (a través de la espectroscopía Raman) que el cambio de energía que resultó de sus fonones estaba más cerca del exhibido por un material 3-D (grafito) que un material 2-D.
Los investigadores señalan que incluso si un material como el grafeno tiene solo un átomo de espesor, todavía no es realmente plano. Esto se debe a que tiene orbitales electrónicos que se extienden por encima y por debajo del plano que forma su superficie. Tales orbitales resisten la compresión, una característica de los materiales 3-D. Señalan que su trabajo sugiere que el grafeno podría usarse como la base de un sensor de deformación, y podría tener implicaciones sobre cómo se usa la espectroscopía Raman como herramienta de diagnóstico cuando se usa grafeno como compuesto con otros materiales.
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