最新消息

石墨烯可“剪”成納米機器。2015-08-04

科技日報

剪紙藝術可以將紙張剪成複雜的圖案,比如雪花。美國康奈爾大學的物理學家也變身成為剪紙藝人,不過,他們手中的“紙張”是只有一個原子厚的石墨烯,他們剪出來的可能是世界上最小的機器。

康奈爾大學卡夫利納米尺度科學研究所所長保羅•麥克尤恩帶領的研究團隊在發表於最新的《自然》雜誌的論文中,展示了如何將只有10微米厚的石墨烯(人的頭髮大約是70微米厚)裁剪、折疊、扭轉和彎曲成多種造型,從而使剪紙藝術擴展到了納米級。

在這樣的微觀尺度上,石墨烯以及其他超薄材料會變得非常黏。因此,研究人員使用了一個慣常的小伎倆,使其更容易操縱:將石墨烯懸浮在加入表面活性劑的水中,就像滑滑的肥皂水一樣。他們製造了一個金拉環作為“手柄”,以便能夠抓住剪出造型後的石墨烯的末端。此外,研究人員還借來鐳射切割機,按照設計建立紙模型,然後再用石墨烯將其製造出來。

他們用一張石墨烯薄片造出了一個柔軟彈簧,其工作方式就像一個非常靈活的電晶體。麥克尤恩說,拉開這種彈簧所需的力,與一個動力蛋白可能產生的力相當。這項實驗進入了生物力學範疇,為納米級彈性器件的應用打開了思路,如可以將其作為感測器放置在人體細胞附近或在大腦中。

研究人員還演示了如何將石墨烯彎曲成簡單的鉸鏈設計,並量化了所需的力。他們發現,打開和關閉鉸鏈10000次,它仍然完全完好,伸縮自如,這對於納米尺度的可折疊機器和設備來說可能是個有用的特性。

康奈爾大學一個相關的研究小組已經獲得了美國國防部的資助,採用這項研究所展示的部分剪紙理論,圍繞類似於石墨烯一樣的柔性材料繼續進行技術開發。

(轉載自 2015/8/4 科技日報)

TOP