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尖端的石墨烯结构

 

你还是孩子的时候有没有做过纸雪花?就是将纸折一个圈重复几次的那种,切出形状,然后将其展开,露出了美丽的对称图案?这是剪纸,日本古代艺术的剪纸。现在,物理学家Melina Blees已经将同样的方法应用到“超级材料”石墨烯-碳单原子厚的强硬片层。

在纽约州伊萨卡的康奈尔大学Paul McEuen团队工作的Blees,拥有视觉艺术背景,因此被用来应对新材料的潜力。她不知道的是,这方面的经验会帮助她把石墨烯变成微小的机械组件,未来的纳米机器。

康奈尔大学的团队正在处理石墨烯的大板。其中,他们做的第一件事就是开始探索其物理属性,就像一个孩子玩一个新玩具。 “我们有点像玩这些大片的石墨烯,它有的被弄皱有的未起皱,”Blees回忆说。他们认识到,它与纸有一样的刚性和柔性。然后他们就想到了剪切它。

团队将目光转向剪纸(kiru,意思是“切”,kami,意为“纸”),其中复杂的三维形状是由折叠和切割纸的片材而形成的。他们捡起一本关于该技术的儿童读物上,选择了一些简单的形状。

Melina和她的同事发现自己“坐在一个有透明胶带、纸和剪刀的高科技实验室”。他们的低技术含量实验导致了惊人发现的潜力。其中第一个就是只需要几步的用于车削石墨烯单片做成可伸缩弹簧的方法。

该团队开发了各地不同种类的机械结构——金字塔,悬臂和铰链——仅仅几十微米的跨越。这些基本组件,预示着可能有一天物理学家可以在几分钟内制成整个机器。

Melina希望利用石墨烯弹簧创建一个微小秤,或者设计可以暂时搁置活细胞并测量电信号的网。展望仍然较小,但这种方法或许有一天允许创建纳米机器人。

很难想象物体如何在微米尺度下工作,伴随着力量和性能的不同。科学家们通常是一步除去微观材料如石墨烯,必须使用显微镜和机器人来查看和操作它们。但Melina发现,只要在石墨烯薄片上轻轻拨动看看发生了什么事情,才是理解它潜力的关键。

剪纸石墨烯也显示了科学家们可以从艺术中学习  然后重回到基础。高新实验都非常好,但有很多只是将材料搞乱。现在,谁愿意做石墨烯雪花?

新材料在线编译整理——翻译:王晶晶   校正:摩天轮

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