VIDEO Kirigami din grafen – arta practicata de oamenii de stiinta

De-a lungul timpului artiștii care practică origami (termen provenit din japoneză: ori – a împături, kami – hârtie) și kirigami (kiru – a tăia) au modelat coli de hârtie în structuri tridimensionale complexe. Ambele tehnici sunt scalabile, așa încât oamenii de știință au testat diferite materiale bidimensionale pentru a crea structuri la scară micrometrică, ce pot fi de mare folos în industria tehnologică.

Tehnicile folosite în arta kirigami pot fi aplicate de către oamenii de știință, folosind foi de grafen, pentru a construi metamateriale mecanice, cum ar fi electrozi cu funcții extensibile. Însă aceste foi de grafen nu au o suprafață perfectă, fiind asemănate de către oamenii de știință cu textura unei cuverturi matlasate.

Curiozitatea care i-a determinat pe specialiști să facă diferite experimente de laborator este reprezentată de limita de scară la care pot fi manipulate aceste foi pentru a construi structuri complexe micrometrice, care să păstreze proprietățile speciale ale unui cristal de grafen.

Rezultatele la care au ajuns oamenii de știință în urma experimentelor arată că grafenul este cel mai simplă, dar și cel mai puternică materie primă ce poate fi modelată la nivel micro pentru a crea foi de un atom grosime, ce pot fi ulterior folosite la crearea acestor structurilor la scară mică, utile în industria tehnologică, conform nature.com.

Fizicienii de la Universitatea Cornell din Statele Unite ale Americii au aplicat tehnicile artei kirigami la foi din grafen pentru a construi ceea ce ar putea să devină cea mai mică structură mecanică ce a fost construită vreodată.

Paul McEuen, director al grupului de cercetare științifică John A. Newman și al Institutului Kavli Nanoscale Science, împreună cu grupul său de cercetători au publicat în ediția din 29 iulie a revistei de știință Nature rezultatele experimentelor făcute aplicând tehnica kirigami pe foi de grafen, de o grosime de 10 micrometri (prin comparație, un fir de păr are aproximativ 70 de micrometri grosime), scrie phys.org.

În studiu sunt descrise metodele prin care sunt manipulate atât grafenul, cât și alte materii prime la fel de subțiri, care devin vâscoase la o scară atât de mică, fiind greu de modelat. Unul dintre autorii studiului, un proaspăt absolvent al Facultății de Fizică din cadrul Universității Cornell, a găsit o metodă pentru a rezolva această problemă: a scufundat în apă foile de grafen și a adăugat agenți tensioactivi pentru a ușura modelarea acestora.

În urma cercetărilor, oamenii de știință au demonstrat că grafenul este potrivit pentru arta kirigami, permițând specialiștilor să construiască structuri robuste la scară micrometrică, ce oferă o mulțime de avantaje datorită proprietăților electrice, întrucât grafenul este un bun conducător de electricitate, dar și potențialul de a îmbunătăți orice dispozitiv electronic, de la celule solare, la ecrane de telefon.

În videoclipul de mai jos este demonstrată tehnica prin care cercetătorii concep, mai întâi, structuri kirigami folosind hârtie obișnuită, ce vor fi transformate ulterior în adevărate mecanisme electrice concepute la scară mică din foi de grafen.