--- title: "Forscher der Rice University zeigen winzige Falten im Graphen; Flexoelektrizität demonstriert" sdDatePublished: "2026-08-15T04:10:00Z" source: "https://www.chemie.de/news/1189583/winzige-falten-in-graphen-veraendern-elektrische-eigenschaften.html" topics: - name: "scientific research" identifier: "medtop:20000735" - name: "scientific innovation" identifier: "medtop:20000736" - name: "materials science" identifier: "medtop:20000764" - name: "electronic engineering" identifier: "medtop:20000761" - name: "technology and engineering" identifier: "medtop:20000756" locations: - "Würzburg" - "Bayreuth" - "Leuna" - "North Rhine-Westphalia" --- Forscher der Rice University zeigen winzige Falten im Graphen; Flexoelektrizität demonstriert Winzige Falten in Graphen verändern elektrische Eigenschaften Winzige Falten in Graphen verändern elektrische Eigenschaften Forscher der Rice University haben gezeigt, dass winzige Falten im Graphen die elektrischen Eigenschaften des Materials verändern können. Damit liefern sie einen Beweis für die Flexoelektrizität – ein Phänomen, bei dem ein Material eine elektrische Ladung erzeugt, wenn es ungleichmäßig gebogen wird. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“ veröffentlicht. Forscher der Rice University haben gezeigt, dass winzige Falten im Graphen die elektrischen Eigenschaften des Materials verändern können. Image courtesy of Ajayan lab Die Entdeckung legt nahe, dass Wissenschaftler möglicherweise in der Lage sind, die Elektrizität in atomar dünnen Materialien zu steuern, indem sie deren Form verändern, anstatt neue Chemikalien oder Materialien hinzuzufügen. Dieser Ansatz könnte eines Tages zu empfindlicheren Sensoren und ultradünnen elektronischen Bauelementen führen. „Unsere Arbeit zeigt, dass selbst eine gewöhnliche Falte auf atomarer Ebene betrachtet zu einer außergewöhnlichen elektronischen Eigenschaft werden kann“, sagte Pulickel Ajayan, Benjamin M. und Mary Greenwood Anderson-Professor für Ingenieurwissenschaften und Mitautor der Studie. „Indem wir nachweisen, dass allein die Geometrie das elektrische Verhalten von Graphen verändern kann, eröffnen wir einen neuen Weg für die Entwicklung von Materialien, deren Eigenschaften durch die Struktur statt durch die Chemie gesteuert werden können.“ Sonnenlicht besser nutzen: Web-Plattform soll Suche nach neuen Photokatalyse-Materialien beschleunigen Europäische Union finanziert CASUS-Forschungsvorhaben in Höhe von 850.000 Euro Ein genauer Blick auf winzige Falten Graphen ist eine nur ein Atom dicke Kohlenstoffschicht. In dieser Arbeit untersuchte das Team natürlich entstandene Falten, deren Krümmungen auf Räume von weniger als einem Milliardstel Meter komprimiert sind, wo die extreme Krümmung Elektronen zu einer Seite des Materials verlagern kann. „Stellen Sie sich vor, Sie biegen ein flexibles Lineal, nur dass die Biegung in einen Raum gequetscht ist, der kleiner ist als ein Milliardstel Meter“, sagte Sathvik Ajay Iyengar, ein ehemaliger Doktorand an der Rice University und Erstautor der Studie. „In diesem Maßstab verschieben sich die Elektronen im Graphen leicht zu einer Seite hin, wodurch zwei entgegengesetzte elektrische Pole entstehen, ähnlich wie die Pole einer winzigen Batterie.“ Das Forschungsteam verwendete spezielle Mikroskopsonden, um die Form der Falten, die lokale elektrische Energie und den elektrischen Strom zu messen. Außerdem setzten sie die Raman-Spektroskopie ein – eine laserbasierte Technik, die Aufschluss darüber gibt, wie Atome gedehnt oder zusammengedrückt werden – sowie Computersimulationen, die vorhersagten, wie die Biegung die Bewegung der Elektronen verändert. Durch den Vergleich stark gekrümmter Falten mit benachbartem flachem Graphen gelang es dem Team, die Auswirkungen der Krümmung zu isolieren. „Frühere Studien untersuchten oft sanftere Krümmungen oder stützten sich auf äußeren Druck, wodurch sich dieser subtile Effekt nur schwer isolieren ließ“, sagte Iyengar. „Der Vergleich der stark gekrümmten Falten mit flachem Graphen ermöglichte es uns, die Rolle der extremen Krümmung eindeutig zu identifizieren.“ Form verändert das elektrische Verhalten Die Forscher fanden heraus, dass die Falten wie Reihen winziger elektrischer Bremsschwellen wirkten. Ihre stark gekrümmten Spitzen veränderten die lokale elektrische Energie und erzeugten bei Anlegen einer Spannung von etwa einem Volt durchweg einen elektrischen Strom, was weitgehend mit den Vorhersagen der Computermodelle übereinstimmte. Die elektrische Reaktion hing eher von der Schärfe der Falten als von ihrer Höhe ab. Die Forscher schätzten, dass die daraus resultierende Trennung der elektrischen Ladungen – die sogenannte Polarisation – zwischen 100.000 und 10 Millionen Mal stärker war als in wesentlich größeren flexoelektrischen Systemen. Polarisation ist die Trennung positiver und negativer elektrischer Ladungen innerhalb eines Materials. „Die Schärfe der Falte erwies sich als viel wichtiger als ihre Gesamtgröße“, sagte Iyengar. „Das zeigt uns, dass wir das elektrische Verhalten potenziell durch sorgfältige Steuerung der Krümmung im Nanobereich abstimmen können.“ Von der Vorhersage zum Beweis Die Entdeckung geht auf das Jahr 2008 zurück, als der theoretische Physiker Vincent Meunier vorhersagte, dass stark gebogenes Graphen seine Elektronen neu anordnen und eine elektrische Reaktion hervorrufen könnte. Meunier, heute Inhaber des P. B. Breneman-Lehrstuhls und Leiter des Fachbereichs für Ingenieurwissenschaften und Mechanik an der Pennsylvania State University, ist Mitautor der Studie. Damals war es äußerst schwierig, diesen Effekt an Biegungen zu messen, die nur wenige Atome breit waren. Jahre später untersuchte Iyengar erneut Daten, die er gemeinsam mit Manoj Tripathi – einem Mitautor an der University of Sussex, der mittlerweile an der South Dakota Mines tätig ist – gesammelt hatte, und entdeckte ungewöhnliche elektrische Signale an den schärfsten Graphenfalten. Er legte die Ergebnisse Meunier vor, der seine Doktorarbeit mitbetreut hatte. „Als Sathvik mir die Messdaten zeigte, die er und Manoj gesammelt hatten, wurde uns klar, dass die ungewöhnlichen Signale einen experimentellen Zusammenhang zu einer Idee herstellen könnten, die wir viele Jahre zuvor vorhergesagt hatten“, sagte Meunier. „Durch die Kombination der Experimente mit Berechnungen auf atomarer Ebene konnten wir diesen Zusammenhang direkt überprüfen.“ Neue Möglichkeiten für die Elektronik erschließen Die Forscher erklärten, die Ergebnisse könnten Wissenschaftlern dabei helfen zu untersuchen, ob die Steuerung der Krümmung von Graphenfalten eine Möglichkeit bieten könnte, das elektrische Verhalten des Materials anzupassen. Dieser Ansatz könnte letztendlich die Entwicklung empfindlicherer Sensoren und ultradünner elektronischer Bauelemente unterstützen. „Die Natur schafft diese winzigen Falten bereits für uns“, sagte Iyengar. „Das Verständnis, wie sie das elektrische Verhalten beeinflussen, gibt Wissenschaftlern ein weiteres Werkzeug an die Hand, um zukünftige Technologien unter Nutzung der Struktur des Materials selbst zu entwickeln.“ Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier . Sathvik Ajay Iyengar, James G. McHugh, Jonathan P. Salvage, et al.; "Sub‐Nanometer Curvature Unlocks Quantum Orbital Flexoelectricity in Graphene"; Advanced Materials, 2026-7-25 Chemischer Raman-Sensor aus nudelartigen Goldfäden Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft Vom Schmetterling abgeschaut: Intelligenter Antrieb für die Roboter der Zukunft Magnetisch steuerbare Rollen aus Vanadiumpentoxid bewegen das 30-Fache ihres Gewichts Ein Energiespeicher, der für das Recycling konzipiert ist Schritt in Richtung nachhaltigere Elektronik: Kompakter, wiederaufladbarer Superkondensator lässt sich zerlegen und wiederverwenden Wie Zementwerke der Atmosphäre CO₂ entziehen können Neue Lebenszyklusanalyse zeigt, wie Kalzium-Looping-DAC die Klimawirkung der Zementproduktion um 78 Prozent senken kann Laserspektroskopie bringt versteckte Kerneigenschaften in Fermium zum Vorschein Hochpräzise Vermessungen des Fermium-255-Kerns bestätigen moderne Kernmodelle und begünstigen weitere Suche nach superschweren Elementen Wissenschaftler verwandeln einen der weltweit am meisten verhassten Kunststoffe in ein Premium-Schmiermittel Sie entdecken etwas, das weitaus vielversprechender ist als eine Recyclingmethode Trocknung mit überhitztem Wasserdampf – strombasiert und energieeffizient Heißdampftrocknungsverfahren spart deutlich Energie und vermeidet den Einsatz von Erdgas Neues Kathodenmaterial bringt wässrige Zink-Ionen-Batterien der Realisierbarkeit näher Forscher nutzen Kugelmahlen als kostengünstige Methode, um Sauerstoffdefekte in elektrolytischem MnO₂ zu erzeugen Wie CO₂-Bilanzierungsregeln Anreize für klimafreundlichen Wasserstoff beeinflussen Wissenschaftler der Heriot-Watt-Universität und Start-up Take Root Bio finden neue Verwendungsmöglichkeit für salzige Käsemolke Dem Schneckenschleim auf der Spur Entdeckung könnte die Entwicklung umweltfreundlicher Klebstoffe, funktioneller Beschichtungen und medizinischer Materialien voranbringen Nach dem Vorbild der Zelle: Bayreuther Forscher bauen synthetische Fasern, die sich selbst schützen Bayreuther Chemiker nutzen einen zinkhaltigen Komplex, der ab 32 °C reversibel zu mikrometergroßen Strukturen aggregiert HZDR-Team trennt erstmals Wasserstoff-Isotopengemisch durch Quanteneffekte Ultraschnelle Röntgenblitze heilen die Schäden, die sie verursachen Stimulierte Emission drückt Elektronen zurück in ihren Ausgangszustand – noch während die Bestrahlung läuft Wie magnetische Nanopartikel Ewigkeitschemikalien aus Wasser entfernen Zufällig gemischte Atome in Reih und Glied für nachhaltige Katalyse Licht formen wie nie zuvor – mit photonischen Zeitkristallen Experimenteller Durchbruch ebnet Weg zur ultraschnellen Kontrolle von Licht im Terahertzbereich Zwei Attosekundenblitze machen Elektronenbewegung sichtbar Forschende beobachten chemische Veränderungen Atom für Atom Studie liefert Ansatz für die Echtzeit-Beobachtung elektronischer Dynamiken und Molekülschwingungen Energiewende: Erst elektrifizieren – und für den Rest Methanol statt Wasserstoff Diese Produkte könnten Sie interessieren Neues faseroptisches Messgerät: Präzise Messungen selbst in kleinsten Volumen Messen Sie pH, Sauerstoff und Temperatur sogar unter sterilen Bedingungen VEGAPULS | VEGABAR | VEGASWING von VEGA Grieshaber Füllstände cybersicher überwachen - so geht’s Erfahren Sie mehr über den einzigartigen Sensor für flüssige und feste Medien Qualitätsprüfung für Ihren Sprühprozess durch digitale Spray- und Partikelanalyse Verlässlich, automatisiert, digital – Die Geometrie-Messung Ihres Sprühverfahrens in Echtzeit Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang Mit dem Absenden des Formulars willigen Sie ein, dass Ihnen die LUMITOS AG den oder die oben ausgewählten Newsletter per E-Mail zusendet. 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