石墨烯可“剪”成奈米機器
- 發佈時間：2015-08-04 01:30:34 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京8月3日電 （記者陳丹）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。
康奈爾大學卡夫利奈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于最新的《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奈米級。
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。麥克尤恩説，拉開這種彈簧所需的力，與一個動力蛋白可能産生的力相當。這項實驗進入了生物力學範疇，為奈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，這對於奈米尺度的可折疊機器和設備來説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，圍繞類似于石墨烯一樣的柔性材料繼續進行技術開發。
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