Инженеры из Университета Хьюстона с помощью квантово-механических расчетов продемонстрировали, что при создании в листе графена отверстий определенной конфигурации этот перспективный материал может стать пьезоэлектрическим.

Пьезоэлектрические материалы вырабатывают электроэнергию в ответ на физическое воздействие, и наоборот. Подобные материалы используются для производства энергии, изготовления искусственных мышц, высокоточных датчиков и т.д.

Графен – ультрапрочный углеродный материал, который уже нашел множество потенциальных применений. Сам по себе он не обладает пьезоэлектрическими свойствами. Однако ученые выяснили, что если перфорировать графеновый лист треугольными отверстиями и приложить к листу равномерное усилие, графен приобретает пьезоэлектрические свойства. Расчеты показывают, что именно треугольные отверстия, а не, например, круглые, делают графен пьезоэлектриком. Причем графен демонстрирует пьезоэффект такой же мощный, как и самые известные пьезоэлектрические материалы, такие как кварц.

Авторы открытия полагают, что треугольные отверстия в графене можно сделать в лаборатории с помощью электронного пучка. Таким образом, в скором времени теоретические расчеты будут проверены экспериментально.

Открытие американских ученых имеет большое значение для науки и техники. Дело в том, что природа подарила человечеству очень ограниченный выбор эффективных электромеханических материалов с пьезоэлектрическими свойствами. А ведь сегодня для разработки множества перспективных технологий, включая микро- и наномашины, требуются эффективные надежные пьезоэлектрики с заданными свойствами. В будущем графен позволит на базе одного материала создать, как электронные, так и механические узлы, что открывает совершенно новые возможности в технике.