Los investigadores han confirmado la existencia de una propiedad exótica natural en la que un material se vuelve más grueso cuando se estira, lo contrario de la mayoría de los materiales, un descubrimiento que podría conducir a nuevos estudios sobre la ciencia fundamental del comportamiento de los nanomateriales.
El fenómeno contraintuitivo, llamado comportamiento auxético, ha sido ampliamente estudiado en estructuras de ingeniería que tienen aplicaciones potenciales en medicina, ingeniería de tejidos, armadura corporal y "mejora de armadura fortificada".
Sin embargo, hasta ahora el comportamiento no se ha confirmado en materiales naturales, dijeron Peide Ye, Richard J. de la Universidad de Purdue y profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática Mary Jo Schwartz.
El comportamiento auxético se descubrió en un material llamado fósforo negro.
El fenómeno se rige por una propiedad mecánica fundamental de los materiales llamada relación de Poisson, que caracteriza cómo se comporta un material cuando se estira. La mayoría de los materiales cuando se estira se vuelven más delgados y cuando se comprimen se vuelven más gruesos, y se dice que tienen una relación de Poisson positiva.
"Una relación de Poisson negativa es teóricamente posible, pero hasta ahora, con pocas excepciones de estructuras hechas por el hombre, no se ha observado experimentalmente en ningún material natural", dijo Ye. "Aquí, mostramos que la relación de Poisson negativa existe en elmaterial natural fósforo negro "
Los resultados se detallan en un trabajo de investigación que apareció el 23 de septiembre en la revista Nano letras .
"Hasta ahora, ha habido una falta de evidencia experimental ya que la medición de la deformación interna en materiales auxéticos, en particular a nivel atómico, es extremadamente difícil", dijo Ye.
Los investigadores utilizaron una técnica llamada espectroscopía Raman para documentar la relación de Poisson negativa en capas extremadamente delgadas de fósforo negro llamado fosforeno. La investigación se basó en el Centro de Nanotecnología Birck en Purdue's Discovery Park.
El documento de Nano Letters fue escrito por el estudiante de doctorado Yuchen Du; el ex asociado de investigación postdoctoral Jesse Maassen; los estudiantes de posgrado Wangran Wu y Zhe Luo; Xianfan Xu, James J. y Carol L. Shuttleworth Profesor de Ingeniería Mecánica y profesor de electricidad yingeniería informática, y Ye. Du realizó la mayoría de los experimentos. Maassen realizó el trabajo teórico crítico para la investigación. Ahora es profesor asistente de física en la Universidad Dalhousie en Nueva Escocia, Canadá.
Los investigadores se centraron en la estructura cristalina singularmente arrugada del material en la que los átomos están dispuestos en un patrón ondulado. Al igual que el silicio, el material posee una banda prohibida, un rasgo esencial para la capacidad de un semiconductor de encenderse y apagarse en circuitos electrónicos. El material tambiéntiene una "movilidad de portador" relativamente alta, lo que significa que es muy conductivo y podría ser útil para aplicaciones tecnológicas.
La investigación futura incluirá trabajo para investigar si la relación de Poisson negativa existe en otros llamados materiales "bidimensionales", incluidas capas extremadamente delgadas de grafito llamadas grafeno.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Emil Venere. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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