Samma slip-and-stick-mekanism som leder till jordbävningar arbetar på molekylär nivå i nanoskala material, där det bestämmer materialens skjuvplasticitet, enligt forskare vid Rice University och State University of Campinas, Brasilien.

Materialforskaren Pulickel Ajayans rislabb fann att slumpmässiga molekyler spridda i lager av annars orörd grafen påverkar hur skikten interagerar med varandra under belastning.

Plasticitet är ett materials förmåga att permanent deformeras när det ansträngs. Risforskarna, tänker på framtida saker som flexibel elektronik, bestämde sig för att se hur grafenoxid "papper" skulle hantera skjuvbelastning, där arken dras i ändarna.

Sådan djup kunskap är viktig när man gör nya avancerade material, sa Chandra Sekhar Tiwary, en huvudförfattare till den nya artikeln i tidskriften American Chemical Society Nanobokstäver och en postdoktor i Rice.

"Vi vill bygga tredimensionella strukturer av tvådimensionella material, så den här typen av studier är användbar, "sa han." Dessa strukturer kan vara ett termiskt substrat för elektroniska enheter, de kan vara filter, de kan vara sensorer eller de kan vara biomedicinska apparater. Men om vi ska använda ett material, vi måste förstå hur det beter sig."

Grafenoxidpapperet de testade var en bunt ark som låg ovanpå varandra som pannkakor. Syre molekyler "funktionaliserade" ytorna, lägga till grovhet till de annars atomtjocka arken.

I experiment och datormodeller, teamet fann att det med mildhet, långsam stress, oxiderna skulle verkligen fånga, vilket får papperet att anta en korrugerad form där lager dras isär. Men en högre töjningshastighet gör materialet sprött. "Simuleringen utförd av våra medarbetare i Brasilien ger insikt och bekräftar att om du drar det väldigt snabbt, lagren interagerar inte, och bara ett lager kommer ut, sa Tiwary.

"Efter denna studie, vi vet nu att det finns några funktionella grupper som är användbara och några som inte är det. Med denna förståelse kan vi välja de funktionella grupperna för att skapa bättre strukturer på molekylär nivå."