在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊 A上發(fā)表的一項(xiàng)研究數(shù)學(xué)表明，在輕微的側(cè)向壓縮下輕微擠壓側(cè)面的石墨烯片會(huì)發(fā)生什么情況。研究人員表示，層狀石墨烯形成尖銳的鋸齒狀扭結(jié)，結(jié)果具有令人感興趣的電性能，而不是在整個(gè)表面上形成光滑，平緩傾斜的經(jīng)線和皺紋。

“我們稱之為量子撓曲電折痕，”布朗工程學(xué)院教授，該論文的資深作者Kyung-Suk Kim說?！坝腥さ氖牵織l皺紋都會(huì)在表面產(chǎn)生一個(gè)非常細(xì)的強(qiáng)電荷，我們認(rèn)為這種電荷在各種應(yīng)用中都可能有用?！?/p>

Kim說，這種電荷是由石墨烯晶格中碳原子周圍的電子的量子行為產(chǎn)生的。當(dāng)原子層彎曲時(shí)，電子云會(huì)變得集中在層平面之上或之下。該電子濃度導(dǎo)致彎曲部位局部化為尖銳點(diǎn)，并產(chǎn)生大約1納米寬的電荷線并且運(yùn)行皺紋的長(zhǎng)度。在升高的山脊頂端收費(fèi)為負(fù)值，沿山谷底部收取負(fù)值。

Kim和他的同事們說，這種電費(fèi)可能非常有用。例如，它可以用于指導(dǎo)納米級(jí)自組裝。帶電的皺紋吸引帶有相反電荷的粒子，使它們沿著皺紋的山脊或山谷組裝。事實(shí)上，Kim說，在以前的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)觀察到沿著皺紋的顆粒組裝，但是當(dāng)時(shí)觀察結(jié)果缺乏明確的解釋。

那些以前的實(shí)驗(yàn)涉及石墨烯片和巴基球 – 由60個(gè)碳原子形成的足球形分子。研究人員將巴克球扔到不同種類的石墨烯片上，觀察它們是如何分散的。在大多數(shù)情況下，巴基球隨機(jī)鋪在一層石墨烯上，像彈珠掉落在光滑的木地板上。但是在一種稱為HOPG的特殊類型的多層石墨烯上，這些球會(huì)自發(fā)地組裝成伸展在表面上的直鏈。金認(rèn)為彎曲電皺紋可以解釋這種奇怪的行為。

“我們知道HOPG在生產(chǎn)時(shí)自然會(huì)形成皺紋，”Kim說?！拔覀冋J(rèn)為正在發(fā)生的事情是，由皺紋產(chǎn)生的線電荷導(dǎo)致巴克球，它們?cè)诰€電荷附近有一個(gè)電偶極子排列起來?！?/p>

類似地，在石墨烯上的生物分子如DNA和RNA的實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)看到了奇怪的行為。分子有時(shí)會(huì)將自己排列成獨(dú)特的模式，而不是像人們所期望的那樣隨機(jī)跳出。Kim和他的同事們認(rèn)為這些影響也可以追溯到皺紋。大多數(shù)生物分子具有固有的負(fù)電荷，這導(dǎo)致它們沿著帶正電荷的皺谷排列。

設(shè)計(jì)起皺的表面可以充分利用撓曲電效應(yīng)。例如，Kim設(shè)想一個(gè)皺折的表面，可以使DNA分子以直線伸展，使其更容易排列。

“現(xiàn)在我們明白為什么這些分子排列他們所做的事情了，我們可以考慮用特定的皺紋模式制造石墨烯表面，以特定的方式操縱分子，”Kim說。

布朗金的實(shí)驗(yàn)室多年來一直致力于納米皺紋，皺紋，折痕和褶皺。他們已經(jīng)表明，可以仔細(xì)控制這些結(jié)構(gòu)的形成，從而增強(qiáng)為各種應(yīng)用量身定做的皺紋石墨烯的可能性。

來源：材料＋

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