石墨烯，一種單原子厚度的碳片，比鋼鐵更堅硬，與鑽石一樣堅硬。然而，這種堅韌、薄的材料也可以被誘導自行剝離成碎片。
都柏林聖三一學院的科學家在7月13日發表在《自然》雜誌上的一篇文章中報告說，用金剛石尖端在石墨烯上刺穿一個孔，並反覆來回移動該尖端——就像捲起地毯一樣——會導致狹窄的碳條自發地向上捲曲，從石墨烯層中撕裂出來，甚至摺疊回自身。
位於德克薩斯州休斯頓市萊斯大學的奈米技術專家詹姆斯·圖爾表示，這一發現“完全令人驚訝”。圖爾說，由於這項技術仍處於起步階段，研究人員尚未證明他們可以控制它，因此很難確切地看到它將如何使用。但該效應的發現者，物理學家格雷厄姆·克羅斯和詹姆斯·安內特認為，應該有可能控制帶狀的大小以及它們剝離和摺疊的方式，從而使它們可能在電子電路中很有用。
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安內特——發現時是一名研究生——偶然發現了這一發現，當時他正在石墨烯表面拖動金剛石尖端，以測試碳片的抗摩擦效能。有時，他注意到，尖端會刺穿石墨烯片，並且它會繼續撕裂成各種尺寸的長條——長達數十微米。“當詹姆斯向我展示他的結果時，我立刻知道我們發現了一些重要的東西，”克羅斯說。
機制的魔力
克羅斯說，這個過程是可能的，因為單層平坦的石墨烯在能量上不如多層石墨烯穩定。如果可以自由移動，石墨烯帶寧願捲曲和摺疊回自身，也不願與表面齊平。但是，要達到更穩定的狀態，帶狀物必須在剝離時撕裂石墨烯內部的其他強碳-碳鍵——這是運動的能量屏障。振盪金剛石尖端有助於克服該障礙。該過程在室溫下有效；但在較高溫度下，帶狀物生長得更快且更長。
有許多方法可以從石墨烯中雕刻形狀——例如使用化學品、雷射或氧等離子體蝕刻掉石墨烯片上不需要的部分。去年，由紐約州伊薩卡康奈爾大學的物理學家保羅·麥克尤恩領導的一個小組，在石墨烯中創造了複雜的切割和摺疊，這個過程他們比作日本的剪紙藝術——切紙。但克羅斯和安內特的方法在更溫和的條件下有效，並且可以用來快速製作許多帶狀物，研究人員認為，因為每種形狀不必費力雕刻。
克羅斯認為，如果他能控制帶狀物形成和堆疊的方式，他也許能夠將它們用作電晶體（電子開關）、電容器（儲存電荷的裝置）或導電石墨烯片之間的連線。他說，在未發表的實驗中，他已經控制了帶狀物相互堆疊的方式。
萊斯大學的材料科學家鮑里斯·雅各布森表示，他對這一發現感到“激動”。他說，如果研究人員可以使用不同形狀的多個金剛石尖端並進一步控制該過程，“人們可以設想形成一個預先設計的帶狀網路，準備在未來裝置的特定電路中用作電極”。
本文經許可轉載，並於2016年7月13日首次發表。