Ett enatomtjockt ark av kol, som de som visas med pennmärken - erbjuder stor potential för nya typer av nanoskalaenheter, om man kan hitta ett bra sätt att forma materialet till önskade former.

Kemister vid University of Illinois i Chicago säger att det är möjligt, rapporterar att grafen kan bli ganska smidigt med bara en nanodroplet vatten för att göra jobbet.

"Ända tills nu, man trodde inte att vi kontrollerat kunde vika dessa strukturer, sa Petr Král, biträdande professor i kemi vid UIC. "Men nu vet vi hur vi formar grafen genom att använda svaga krafter mellan nanodroplets noggrant placerade på grafenark."

Král och två av hans doktorander beskrev processen i en ny artikel i Nanobokstäver, som markeras i Natur sektionen "nyheter och synpunkter" 17 dec.

Ingenjörer skär redan grafen i smala band och andra former, utöka uppsättningen av kolhaltiga system som fullerener, kolnanorör och nano-diamanter. Med hjälp av datorsimuleringar, Král visade att svaga molekylära interaktioner som kallas van der Waals krafter mellan vatten -nanodroppar och grafen kan forma det till en mängd olika former, utan att vattnet och grafenet binder kemiskt.

"Beroende på storleken på vattendroppen och formen och storleken på den använda grafenflingan, vi kan vika den i olika former för olika applikationer, "sa Král." Det liknar hur proteiner viks i biologiska celler med hjälp av chaperonproteiner. "

Král och hans elever upptäckte att de kunde använda vattendroppar för att rulla, böja, skjut och forma grafen till olika komplexa strukturer som kapslar, smörgåsar, knutar och ringar -- alla potentiella byggstenar för nanoenheter med unika mekaniska, elektriska eller optiska egenskaper. Genom att använda speciella tekniker som atomkraftsmikroskopi och noggrant styrda mikroskopiska nålar, vattendroppar och andra material kan noggrant placeras på grafen för att forma det till önskade former, han säger.

Králs laboratorium studerar potentiella användningsområden för nanoskala grafen, till exempel sätt att belägga den med fosfolipidmolekyler som gör att den kan bli en del av biologiska cellmembran där den kan utföra specifika funktioner. Hans labb designar också porer i nanoskala av grafenark som gör det möjligt att bygga nya jon- och molekylseparationsmembran för användning vid avsaltning och andra applikationer.

Medan materialen han arbetar med är oorganiska, Král ser en växande trend att utveckla hybrid multifunktionella system som kombinerar oorganiska nanostrukturer med biologiska cellulära system.

"Vi försöker upptäcka signaler från den biologiska världen eller skicka signaler till den biologiska världen, " sa han. "I framtiden, kanske kommer proteiner att utvecklas för att interagera med oorganiska system. Det är ett sätt att utvecklas att bilda ett nytt gränssnitt, eller hybridsystem, arbetar tillsammans på nya funktioner."