(Phys.org) - Ett internationellt team av fysiker, ledd av en forskargrupp vid University of Arkansas, har upptäckt att uppvärmning kan användas för att kontrollera krökning av krusningar i fristående grafen.

Fyndet ger grundläggande insikt i förståelsen av den påverkan temperaturen utövar på dynamiken hos fristående grafen. Detta kan driva framtida tillämpningar av de flexibla kretsarna hos konsumentenheter som mobiltelefoner och digitalkameror.

Medan fristående grafen erbjuder löften som ersättning för kisel och andra material i mikroprocessorer och nästa generations energienheter, Mycket är fortfarande okänt om dess mekaniska och termiska egenskaper.

Forskargruppen publicerade sina resultat på onsdagen, 17 september, i ett papper med titeln "Termisk spegelbockning i fristående grafen lokalt kontrollerat genom skanning av tunnelmikroskopi" i onlinejournalen Naturkommunikation , en publikation av tidskriften Natur .

Tidigare, forskare har använt elektrisk spänning för att orsaka stora rörelser och plötsliga förändringar i krusningen hos krusningarna i fristående grafen, sa Paul Thibado, professor i fysik vid University of Arkansas. I det här pappret, laget visade att en alternativ metod, termisk belastning, kan användas för att styra dessa rörelser.

"Tänk dig att ta en racket och skär den i hälften, sa Thibado, en expert på experimentell fysik av kondenserad materia. "Du kan invertera den genom att trycka på den. Det är vad vi gjorde här med ett tvärsnitt av en enda krusning av fristående grafen i nanometerskalan. De flesta material expanderar när du värmer dem. Grafen dras ihop vilket är mycket ovanligt. Så när vi värmde detta tvärsnitt, istället för att expandera, det gick ihop, och att termisk spänning fick det att spänna i motsatt riktning. "

Grafen, upptäcktes 2004, är ett en-atom-tjockt ark av grafit. Elektroner som rör sig genom grafit har massa och möter motstånd, medan elektroner som rör sig genom grafen är masslösa, och reser därför mycket mer fritt. Detta gör grafen till ett utmärkt kandidatmaterial för användning för att möta framtida energibehov och tillverkning av kvantdatorer, som gör enorma beräkningar med liten energianvändning.

Studien leddes av Peng Xu, tidigare en postdoktoral forskningsassistent vid Institutionen för fysik vid University of Arkansas och för närvarande en postdoktoral forskningsassistent vid University of Maryland.

Xu och Thibado använde skanningstunnelmikroskopi, som producerar bilder av enskilda atomer på en yta, kombinerat med storskaliga molekylära dynamiska simuleringar för att demonstrera den termiska spegelns knäckning.

I tidningen, den tredje som publicerades i en stor tidskrift av forskargruppen 2014, de föreslår ett koncept för ett nytt instrument som utnyttjar kontrollen av spegelböjningen:en nanoskala elektro-termisk-mekanisk enhet.

En sådan anordning skulle ge ett alternativ till mikroelektromekaniska system, som är små maskiner som aktiveras elektriskt. Fördelen med denna nanoskala elektro-termiska-mekaniska enhet skulle vara möjligheten att ändra sin effekt med el eller värme. Dessutom, termiska belastningar kan ge en betydligt större kraft.