Исследователи из США и Великобритании выяснили, что микроскопические складки в графене способны заметно менять его электрические свойства. Графен представляет собой материал толщиной всего в 1 атом и обладает рядом необычных характеристик. Новая работа посвящена тому, как деформация его структуры влияет на движение электрических зарядов.
Ученые изучили наноскладки размером менее 1 миллиардной доли метра, которые естественным образом образовались в графене. Они проверили их форму, локальную электрическую энергию и электрический ток, а затем сопоставили результаты с данными для плоского графена и компьютерными расчетами. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.
Авторы связали обнаруженный эффект с флексоэлектричеством — появлением электрического заряда при изгибе или деформации материала. Такой квантовый эффект для графена ранее предсказывался теоретически, однако прямых подтверждений было немного. При сильном изгибе электроны в материале немного смещались к одной стороне, формируя области с противоположным зарядом.
Наноскладки изменяли проводимость графена, действуя подобно небольшим препятствиям для электрического тока. Электрическая поляризация в этих участках оказалась до 10 миллионов раз выше, чем в более крупных флексоэлектрических системах. При этом важнее общего размера складки оказалась резкость ее изгиба.
Полученные данные могут помочь управлять электрическими свойствами сверхтонких материалов за счет их формы, без добавления других веществ. В перспективе этот подход может быть востребован при создании миниатюрных датчиков и электронных устройств. Вместе с тем часть выводов основана на моделировании, поскольку размеры исследованных складок находятся на пределе возможностей микроскопического анализа, поэтому результаты нуждаются в дальнейшей проверке.
