Stellen Sie sich ein Material vor, das sowohl unglaublich stark als auch bemerkenswert flexibel ist. Physiker der Universität Wien, Österreich, haben einen Weg gefunden, Graphen, das bereits als „Wundermaterial“ bekannt ist, deutlich dehnbarer zu machen. Dieser Durchbruch, der im April 2024 bekannt wurde, könnte die tragbare Elektronik und andere Anwendungen, die Flexibilität erfordern, revolutionieren.
Das Team unter der Leitung von Jani Kotakoski erreichte dies, indem es Wellen im Graphen erzeugte, ähnlich wie bei einem Akkordeon. Durch das Entfernen einiger Atome induzierten sie Ausbuchtungen und Wellen in dem Material. Dieser „Akkordeon-Effekt“ ermöglicht es, das Graphen mit viel weniger Kraft abzuflachen als beim Dehnen einer flachen Folie, wodurch es viel biegsamer wird.
Entscheidend ist, dass die Experimente in einer ultrareinen, luftleeren Umgebung durchgeführt wurden, um Störungen durch Fremdpartikel zu vermeiden. Wael Joudi, der Erstautor der Studie, betonte die Bedeutung dieser reinen Umgebung. „Dieses einzigartige System... ermöglicht es uns, 2D-Materialien ohne Beeinträchtigung zu untersuchen“, sagte er und hob hervor, wie selbst kleinste Partikel die Eigenschaften von Graphen drastisch verändern können.
Simulationen bestätigten die Bildung von Wellen und die daraus resultierende Dehnbarkeit, wodurch die experimentellen Ergebnisse validiert wurden. Die Entdeckung erklärt auch frühere widersprüchliche Ergebnisse bezüglich der Steifigkeit von Graphen. Es wurde festgestellt, dass Fremdpartikel auf der Oberfläche den Akkordeon-Effekt unterdrücken, wodurch das Material steifer erscheint.
Diese neu entdeckte Fähigkeit, die Steifigkeit von Graphen zu regulieren, eröffnet spannende Möglichkeiten. „Die Ergebnisse eröffnen einen Weg, die Steifigkeit von Graphen zu regulieren und ebnen so den Weg für potenzielle Anwendungen“, schloss Wael Joudi. Von flexiblen Displays bis hin zu biokompatiblen Sensoren verspricht der Akkordeon-Effekt, das volle Potenzial von Graphen freizusetzen.