Forskare från Finland och Taiwan har upptäckt hur grafen, ett enatoms tunt lager av kol, kan smidas till tredimensionella föremål med hjälp av laserljus. En slående illustration gavs när forskarna tillverkade en pyramid med en höjd av 60 nm, som är cirka 200 gånger större än tjockleken på ett grafenark. Pyramiden var så liten att den lätt fick plats på ett enda hårstrå. Forskningen stöddes av Finlands Akademi och ministeriet för vetenskap och teknik i Republiken Kina.

Grafen är en nära släkting till grafit, som består av miljontals lager grafen och finns i vanliga blyertspetsar. Efter att grafen först isolerades 2004, forskare har lärt sig att rutinmässigt producera och hantera det. Grafen kan användas för att tillverka elektroniska och optoelektroniska enheter, som transistorer, fotodetektorer och sensorer. I framtiden, vi kommer förmodligen att se ett ökande antal produkter som innehåller grafen.

"Vi kallar denna teknik för optisk smide, eftersom processen påminner om att smide metaller till 3D-former med en hammare. I vårat fall, en laserstråle är hammaren som smider grafen i 3-D-former, " förklarar professor Mika Pettersson, som ledde experimentteamet vid Nanoscience Center vid Jyväskylä universitet, Finland. "Det fina med tekniken är att den är snabb och enkel att använda; den kräver inga ytterligare kemikalier eller bearbetning. Trots teknikens enkelhet, vi blev mycket förvånade till en början när vi observerade att laserstrålen inducerade så stora förändringar på grafen. Det tog ett tag att förstå vad som hände."

"I början, vi blev förbluffade. De experimentella data var helt enkelt meningslösa, " säger Dr Pekka Koskinen, vem som var ansvarig för teorin. "Men gradvis, genom nära samspel mellan experiment och datasimuleringar, verkligheten av 3D-former och deras formningsmekanism började bli tydlig."

"När vi först undersökte den bestrålade grafenen, vi förväntade oss att hitta spår av kemiska arter som ingår i grafenet, men vi hittade inga. Efter några mer noggranna inspektioner, vi drog slutsatsen att det måste vara rent strukturella defekter, snarare än kemisk dopning, som är ansvariga för sådana dramatiska förändringar på grafen, " förklarar docent Wei Yen Woon från Taiwan, som ledde den experimentella gruppen som utförde röntgenfotoelektronspektroskopi vid synkrotronanläggningen.

Den nya 3-D-grafenen är stabil och den har elektroniska och optiska egenskaper som skiljer sig från vanlig 2-D-grafen. Optiskt smidd grafen kan hjälpa till att tillverka 3D-arkitekturer för grafenbaserade enheter.