Тонкая работа: Надуваем атомные шарики

Удалось создать и надуть самый маленький в мире «воздушный шарик», непроницаемый для газов и состоящий из углеродной мембраны толщиной всего в один атом.

Чтобы получить этот почти волшебный воздушный шарик, американские ученые использовали лист графена — не так давно полученного материала, состоящего из единственного слоя атомов углерода. Для этого графеновым листом накрывали микроскопические емкости на стеклянной подложке, получив что-то вроде набора миниатюрных барабанов. Площадь углублений варьировалась от 1 до 100 кв. мкм, а глубина — от 250 нм до 3 мкм. Мембраны никак не закреплялись и удерживались на подложке только за счет сил Ван-дер-Ваальса, которые послужили своего рода молекулярным клеем. Чтобы изучить, пропускают ли такие структуры газ, ученые то увеличивали, то снижали давление в емкостях, заставляя мембраны выгибаться, соответственно, то наружу, то внутрь.

Так было показано, что полученные мембраны способны выдерживать разницу давлений, достигающую несколько атмосфер, прежде, чем такие структуры будут разрушены. Но пока они остаются в целости, никаких утечек не происходит, причем удерживается мембранами в течение нескольких дней. И даже когда такие «шарики» сдуваются — уверены авторы работы — источником протечек служит не гибкая графеновая мембрана, а стеклянная подложка, через которые «сбегают» атомы газа.

Кстати, это позволило им экспериментально измерить эластичность графена, которая оказалась той же, что и у обычного графита. А использовав высокоточный лазер, они смогли заставить мембрану вибрировать под его импульсами, и таким образом провести высокоточные измерения массы графена.

По мнению одного из участников исследования Пола МакЮена (Paul McEuen), эта методика позволяет в принципе создать микроскопические весы: зная все параметры и свойства графеновой мембраны и поместив на нее крохотный объект, по ее упругому прогибанию можно в точности назвать массу объекта. Вдобавок, графеновые «воздушные шарики» можно будет использовать и как датчики давления.

Читайте и о других привычных нам вещах, реализованных в микро- и наномасштабе: «Наносито», «Полное нанорадио», «Органическая нанопипетка».

По публикации NewScientist Tech