石墨烯是一种“奇迹材料”：在机械上极其强大，并具有很高的电导性，适合相关应用。通过一种独特的方法，维也纳大学的物理学家在雅尼·科塔科斯基的领导下，首次通过像手风琴一样使石墨烯波动，大幅提高了其可拉伸性。这为需要特定可拉伸性的新的应用铺平了道路（例如可穿戴电子设备）。
石墨烯是一种“奇迹材料”：在机械上极其强大，并具有很高的电导性，适合相关应用。维也纳大学的物理学家在雅尼·科塔科斯基的领导下，首次通过一种全球独特的方法使石墨烯大幅提高了可拉伸性，使其像手风琴一样波动。这为需要特定可拉伸性的新的应用铺平了道路（例如可穿戴电子设备）。与维也纳科技大学的合作揭示了这一现象的确切机制，并发表在期刊物理评论快报上。
2004年首次实验性证据表明石墨烯建立了一类全新的材料，所谓的二维（2D）固体。它们的名字源于它们只有一层原子厚，这使得它们具有各种应用领域的奇异材料特性。例如，石墨烯因其巨大的电导性而脱颖而出，但它也非常坚硬。这种极端的刚度是材料中原子蜂窝状排列的结果。直观上，去除材料中的一些原子及其键结合应该会导致刚度下降。然而，科学研究报告了轻微的下降以及显著的增加。
这些矛盾现在通过维也纳大学雅尼·科塔科斯基领导的小组的研究人员进行的新测量得到了澄清。实验是在共享相同超洁净无空气环境的最新设备中进行的。这使得在不同设备之间运输样品，而不暴露在环境空气中。“我们在维也纳大学开发的这种独特系统使我们能够在没有干扰的情况下检查2D材料，”雅尼·科塔科斯基解释道。研究的第一作者瓦尔·朱迪补充道：“这是第一次在石墨烯与环境空气及其所含的外部颗粒完全隔离的情况下进行这种实验。如果没有这种分离，这些颗粒会迅速沉积在表面，影响实验过程和测量。”
事实上，对材料表面细致清洁的关注导致了所谓的手风琴效应的发现，与石墨烯的刚度有关：仅仅去除两个邻近的原子就会导致最初平坦的材料出现明显的隆起。多个隆起共同导致材料的波纹：“你可以把它想象成一只手风琴。当被拉开时，波动的材料现在变平，这需要的力远低于拉伸平面材料，因此它变得更加可拉伸，”瓦尔·朱迪解释道。维也纳科技大学的理论物理学家瑞卡·萨斯基亚·温迪施和弗洛里安·利比希进行的模拟确认了波的形成和由此产生的可拉伸性。
实验还显示，材料表面的外部颗粒不仅抑制了这一效应，而且导致了相反的结果。具体来说，它们的影响使材料看起来更坚硬，这也解释了过去的矛盾。“这表明在处理2D材料时测量环境的重要性。结果为调节石墨烯的刚度开辟了道路，从而为潜在应用铺平了道路，”瓦尔·朱迪总结道。
研究部分或全部由奥地利科学基金（FWF）资助。
