Команда физиков из Корнельского университета провела удивительные манипуляции с тончайшими листами графена, складывая, разрезая и изгибая материал, словно бумагу. Эта работа, вдохновлённая японским искусством киригами, может лечь в основу наноразмерных машин будущего.

В своей статье, опубликованной в журнале Nature, учёные описывают свои манипуляции с листом графена, толщина которого составляла всего 10 микрометров. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет 70 микрометров.

Графен и другие материалы, отличающиеся столь малой толщиной, очень липкие (листы сложно отделить друг от друга). Поэтому исследователям пришлось прибегнуть к хитрости, чтобы заставить материал стать более податливым. Для этого графен поместили в воду и добавили в неё поверхностно-активные вещества, чтобы сделать поверхность скользкой, словно вода мыльная. С целью сделать манипуляции более удобными физики также прикрепили к концам листов графена золотые «ручки».

Учёные позаимствовали лазерный резак на факультете архитектуры и создали бумажные модели-киригами, прежде чем перенести идею на нанометровый масштаб.

Рис. 1. Физики создали мягкую пружину из графена.

Из графена исследователи создали мягкую пружину, которая может работать как транзистор. Силы, необходимые для того, чтобы согнуть такую пружину, сравнимы с силой, которая приводит в движение единичный белок. На основе такой пружины могут быть созданы микроскопические зонды, которые будут путешествовать между человеческими клетками и производить постоянный мониторинг здоровья.

Рис. 2. Крупномассштабная модель трехмерной пружины.

Также в рамках эксперимента учёные продемонстрировали, как графен может быть собран в шарнирообразную конструкцию, и измерили силу, необходимую для приведения её в движение. Согнув и разогнув графеновый шарнир 10 тысяч раз подряд, исследователи убедились в том, что он по-прежнему остался в идеальном состоянии.

По мнению авторов исследования, подобная технология может быть использована для изготовления самых разных устройств как для гибкой электроники, так и для биомедицины.