(PhysOrg.com) -- En klass av dekorativa, blomliknande defekter i nanomaterialet grafen kan ha potentiellt viktiga effekter på materialets redan unika elektriska och mekaniska egenskaper, enligt forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) och Georgia Tech. I en ny tidning, teamet beskriver för första gången en familj med sju defekter som kan uppstå naturligt eller induceras att uppstå i grafen, varav en redan har observerats.

Grafen är känt för sin styrka och ledningsförmåga, båda är ett resultat av dess struktur. För det mesta, grafen är ett särdragslöst plan av kolatomer ordnade i ett bikakenät.

Enligt NIST-stipendiat Joseph Stroscio, defekter kan uppstå på grund av kolatomernas rörelse vid höga temperaturer vid framställning av grafen genom att värma upp kiselkarbid under ultrahögt vakuum. Det lättaste, d.v.s. kräver minsta möjliga energi, omarrangemang grafen kan göra är att byta från sexledade kolringar till ringar som innehåller fem eller sju atomer, vilket håller alla kolatomer nöjda utan otillfredsställda bindningar. NIST-forskarna har upptäckt att att stränga fem och sju medlemmars ringar tillsammans i slutna slingor skapar en ny typ av defekt eller korngränsslinga i bikakegittret.

Enligt NIST-forskaren Eric Cockayne, tillverkningsprocessen spelar en stor roll för att skapa dessa defekter.

"När grafenet bildas under hög värme, delar av gallret kan lossna och rotera, " säger Cockayne. "När grafenet svalnar, dessa roterade sektioner länkar tillbaka till gallret, men på ett oregelbundet sätt. Det är nästan som om fläckar av grafenet klipptes ut med sax, vriden medurs, och gjord för att passa tillbaka på samma plats, bara att det verkligen inte passar, det är därför vi får dessa blommor."

Det oerhört styva gallret är redan starkare än stål, men defekterna kan ge det lite flexibilitet, vilket gör den ännu mer motståndskraftig mot sönderrivning eller sprickbildning.

Med mer experiment, Cockayne säger, forskare bör kunna korrelera förekomsten av defekter med variationer i tillväxtförhållanden, som ska göra det möjligt att antingen undvika defekter helt eller ta fram dem efter behag.

Dessutom, medan blomdefekten består av sex par fem- och sjuatomsringar, Cockayne och NIST-teamets modellering av grafens atomstruktur tyder på att det kan finnas en veritabel bukett av blomliknande konfigurationer. Dessa konfigurationer – totalt sju – skulle var och en ha sina egna unika mekaniska och elektriska egenskaper.