Rice Üniversitesi araştırmacıları, grafen içindeki küçük, keskin kavisli kırışıklıkların malzemenin elektriksel özelliklerini çarpıcı biçimde değiştirebildiğini gösterdi. Bu, bir malzemenin eşit olmayan biçimde büküldüğünde elektrik yükü ürettiği esnek elektrik (flexoelectricity) olgusuna doğrudan kanıt sağlıyor. Bulgular Advanced Materials dergisinde yayımlandı.
Grafen, yalnızca bir atom kalınlığında bir karbon tabakası. Çalışmada incelenen kırışıklıklar, bir metrenin milyarda birinden küçük alanlara sıkıştırılmış bükümler içeriyor; bu aşırı eğrilik elektronları hafifçe bir tarafa kaydırarak 'küçük bir pilin uçları gibi' iki zıt elektriksel taraf oluşturuyor, diyor çalışmanın ilk yazarı, Rice'ta doktora yapmış Sathvik Ajay Iyengar.
Uzmanlaşmış mikroskop probları, Raman spektroskopisi ve bilgisayar simülasyonları kullanan ekip, keskin kavisli kırışıklıkların sıra sıra küçük elektrik tümsekleri gibi davrandığını buldu: Yaklaşık bir volt uygulandığında modellerle uyumlu biçimde tutarlı bir elektrik akımı ürettiler. Tepki, kırışıklığın yüksekliğine değil keskinliğine bağlıydı; ortaya çıkan yük ayrımı (polarizasyon), çok daha büyük esnek elektrik sistemlerinden 100.000 ila 10 milyon kat daha güçlüydü.
'Çalışmamız, atomik ölçekte bakıldığında sıradan bir kırışıklığın bile olağanüstü bir elektronik özelliğe dönüşebileceğini gösteriyor' dedi çalışmanın ortak sorumlu yazarı Pulickel Ajayan. 'Geometrinin tek başına grafendeki elektriksel davranışı yeniden şekillendirebileceğini göstererek, özellikleri kimya yerine yapıyla kontrol edilen malzemeler tasarlamak için yeni bir yol açıyoruz.'
Keşif, 2008'de şimdi Penn State'te olan teorik fizikçi Vincent Meunier'in keskin bükülmüş grafenin elektronlarını yeniden düzenleyip elektriksel tepki üretebileceği öngörüsünü doğruluyor. Bulgular, gelecekte davranışı yalnızca şekille ayarlanan, ek kimyasal veya malzeme gerektirmeyen daha hassas sensörlere ve ultra ince elektronik cihazlara yol açabilir.
