В 2008 году физик Венсан Менье предсказал, что при сильном изгибе графена электроны должны перераспределяться и создавать разность потенциалов. Расчеты были убедительными, но проверить их экспериментально тогда не представлялось возможным — никто не мог измерить напряжение на складке толщиной в несколько атомов.
Спустя годы ученые из Университета Райса, пересматривая старые данные измерений, заметили странные электрические сигналы, которые возникали именно в самых острых складках графеновых образцов. Объединив усилия с командой Менье, они применили микроскопическое зондирование, лазерную рамановскую спектроскопию и компьютерное моделирование. И, сравнив сильно искривленные участки с плоским графеном, смогли изолировать эффект чистого изгиба,.
Оказалось, что острые наноскладки графена работают как крошечные «лежачие полицейские» для электронов — они меняют локальную электрическую энергию и генерируют устойчивый ток при приложении напряжения около одного вольта. При этом ключевой параметр — не высота складки, а ее острота (радиус кривизны).
Из-за экстремальной кривизны на наномасштабе поляризация зарядов оказалось в 100 000 — 10 миллионов раз сильнее, чем в макроскопических флексоэлектрических системах, сообщает IE.
Теперь, вместо того чтобы легировать графен химическими добавками (что часто ухудшает его свойства), можно управлять его электроникой через структуру — создавая нужные складки при выращивании или деформации. Это открывает путь к сверхчувствительным датчикам, а также к ультратонкой электронике, где каждый изгиб может выполнять функцию транзистора или диода без дополнительных материалов.
Следующий шаг — контролируемое создание наноструктур с заданной кривизной для конкретных устройств, от гибких дисплеев до наногенераторов энергии, работающих от вибраций.
Одна из разновидностей графена — ромбоэдрический графен — обладает уникальными электронными свойствами и может стать основой для квантовых компьютеров. Раньше его было практически невозможно получить, но недавно китайские исследователи разработали метод контролируемого выращивания ромбоэдрического графена с чистотой более 99% и размером до 160×80 микрометров.
