Графен навчили самозбірці в об'ємні конструкції

Графен, що представляє собою плоский одноатомний лист вуглецю, можна звернемо складати в об'ємні структури. Вчені з Університету Джонса Хопкінса і Массачусетського технологічного інституту навчилися створювати такі конструкції за допомогою тонкого шару полімерів, нанесених на лист графена. Дослідження опубліковано в журналі.

Графен приваблює вчених з багатьох причин, наприклад, через свої електричні та механічні властивості. Оскільки він являє собою тонкий лист з атомів, використовувати його для створення пристроїв буває не дуже зручно, тому дослідники розробляють різні підходи щодо надання графену об'ємних форм. Наприклад, існує відносно проста і доступна технологія створення графенової «піни» з цукру і порошку нікелю. Але багато подібних технологій не дозволяють створювати задані структури з високою точністю.

Американські дослідники навчилися створювати невеликі об'єкти з графена, які можуть змінювати свою форму під дією тепла. Оскільки сам по собі графен не володіє такою властивістю, вчені нанесли на поверхню графена два шари різних полімерів, причому полімер прикріплювався до графену не за рахунок ковалентного зв'язку, а за рахунок фізичних взаємодій, в основному - стекінгу. Після цього композитний лист переносився на підкладку з діоксиду кремнію, частково покриту алюмінієм. Графен прикріплювався до діоксиду кремнію, а алюміній служив тимчасовим підтримуючим шаром, який потім видалявся.

Вчені використовували досить поширений механізм зміни форми при зміні температури. Він заснований на тому, що два використаних полімери по-різному розширюються і скорочуються при зміні температури. Це неспівпадіння викликає напруги і вигин шарової конструкції. За рахунок цього ефекту дослідники створили кілька зразків, наприклад, квітку, що складається пелюстки при нагріванні з кімнатної температури до приблизно 45 градусів Цельсія.

Нещодавно група фізиків з Фінляндії та Китаю виявили, що при опроміненні графена короткими лазерними імпульсами в ньому можуть утворюватися об'ємні структури висотою в кілька десятків нанометрів. Дослідники навчилися створювати таким методом різні структури з високою точністю, наприклад, піраміди.