Наномашины сложили при помощи техники киригами из тончайших графеновых листов

На основе крупномасштабных моделей из бумаги, учёные создали удивительные конструкции из графена

(фото Joe Wilensky/Cornell Chronicle).

Физики создали мягкую пружину из тончайшего листа графена

(фото Joe Wilensky/Cornell Chronicle).

Крупномасштабная модель трёхмерной пружины

(фото McEuen lab).

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.

Файл загружен. Размер: 65577 байт

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.

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.