بهره گیری از هنر کاریگامی در مقیاس نانو

تا کنون حتما کاربردهای بسیاری از گرافن را دیده اید، کاربردهایی همچون نمایشگرهای انعطاف پذیر، دستگاه‌های بسیار حساس صوتی یا حتی کوچک ترین لامپ دنیا از آن جمله اند. هم اکنون پژوهشگران در دانشگاه کرنل در حال استفاده از این ماده‌ی جادویی در هنر کاریگامی هستند.

نخست برای این کار از برش دهنده‌ی لیزری برای برش مدلی از طرح پیشنهادی بهره گرفته شده و سپس این عمل به مقیاس نانو برده شد تا طرح‌های مورد نیاز بر روی گرافن ساخته شوند. این ماده با اینکه تنها یک اتم ضخامت دارد، بسیار مستحکم است و رسانای جریان الکتریسیته نیز هست، اما با توجه به ابعاد بسیار کوچکش بسیار چسبنده است که این ویژگی کار کردن با آن را به خصوص برای ساختن ساختارهای پیچیده بسیار دشوار می‌‌کند.

برای غلبه بر این مشکل، این گروه گرافن را در آب معلق کردند و با افزودن عوامل فعال سطحی (سورفکتانت ها) آن را بسیار لغزنده تر کردند تا کج کردن و تا خوردن آن را ساده تر کنند. همچنین زائده‌های بسیار کوچکی از جنس طلا به گرافن متصل شدند تا به عنوان گیره‌هایی برای شکل دادن نهایی گرافن عمل کنند.

پژوهشگران با این روش طرح‌های گوناگونی همچون فنر نرمی که عملکردی مشابه ترانزیستورها دارد را ساخته اند. نیرویی که برای خم کردن این فنر لازم است در اندازه‌ای است که یک موتور پروتئینی نیز می‌‌تواند آن را تامین کند در نتیجه می‌‌توان از این فنر در جاهایی همچون درون بدن و به خصوص مغز بهره برد یا از آن به عنوان یک حسگر از راه دور استفاده کرد. این گروه همچنین دوام و پایداری این کاریگامی گرافنی را نیز با باز و بسته کردن لولایی گرافنی آزمایش کردند که حتی پس از ۱۰ هزار بار تکرار هیچ نشانه‌ای از آسیب به دستگاه دیده نمی‌شد و ماده همچنان دست نخورده و الاستیک باقی مانده بود.

به گفته‌ی ملینا بلیس نویسنده‌ی مقاله‌ی این پژوهش، صحبت درباره استحکام گرافن یک مساله است اما اینکه آن را بچلانید و سپس برگشتن آن رابه شکل اولیه بدون هیچ پارگی یا آسیبی ببینید مساله دیگری است. اینکه شما بتوانید از هنر برای ساخت ابزاری صنعتی و کاربردی آن هم در مقیاس نانو بهره ببرید چیزی نیست که هر روز بتوان آن را دید.

پژوهشگران نتایج حاصل از این پژوهش را در نشریه‌ی علمی Nature به چاپ رسانده‌اند.