Peter Steeneken (professor) och Farbod Alijani (biträdande professor) från sektionen Dynamics of Micro and Nanosystems vid Institutionen för precisions- och mikrosystemteknik har utvecklat en ny metod för att bestämma materialegenskaperna hos grafen med hjälp av högfrekvent icke-linjär dynamik. Deras nya metod gör det möjligt att noggrant mäta Youngs modul (elasticitetsmodul) för grafen och möjliggör en potentiellt snabbare mätning. Detta skulle kunna göra det lättare att karakterisera ett stort antal membran i en produktionsprocess, till exempel. Denna vecka, Peter och Farbod publicerade sin artikel med titeln 'Icke-linjär dynamisk karakterisering av tvådimensionella material' i Naturkommunikation .

I denna publikation, Peter och Farbod skisserar en ny metod för att lära sig mer om ultratunna material som bara är flera atomer tjocka, som grafen. Med hjälp av en elektrostatisk kraft på några pikonewton, de och doktoranden Dejan Davidovikj kunde få grafenmembran att vibrera. Med hjälp av en interferometrisk uppställning, de utförde en mätning av dynamiken hos dessa membran med sub-nm upplösning vid frekvenser över 10 MHz. Genom att tillhandahålla tillräcklig kraft till membranen blir icke-linjära resonansegenskaper synliga. Dessa egenskaper har observerats tidigare, men tills nu, ingen bra metod för att analysera dem för atomärt tunna material fanns tillgänglig. I samarbete med McGill University (Kanada) och fakulteten för tillämpad vetenskap, en ny modell har utvecklats som kan använda dessa icke-linjära resonanser för att bestämma Youngs modul.

Youngs modul är en parameter som beskriver den mekaniska elasticiteten hos detta nya material, vilket är viktigt att övervaka i produktionsprocesser för enheter. Dessutom, förutsägelsen är att kontinuummekaniken inte längre kommer att vara tillämpbar på skikt som är en enda atom tjocka. Av dessa skäl är en noggrann mätning av Youngs modul av grafen mycket viktig. Dock, Youngs modul för grafen är svår att mäta, och fram till nu har det bestämts med hjälp av atomkraftsmikroskopi, vilket är ofördelaktigt, eftersom den skarpa spetsen på AFM kan påverka mätningen. Dessutom, den nya metoden är potentiellt mycket snabbare, vilket är fördelaktigt när man karakteriserar ett stort antal membran i en produktionsprocess.