Watafiti wa Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT) wametengeneza moja ya vifaa vikali na nyepesi zaidi inayojulikana kwa kukandamiza na kuchanganya foleni za graphene, aina ya kaboni ya pande mbili. Uzito wake uliohesabiwa ulikuwa 5% tu ya wiani wa chuma na kuongezeka mara kumi kwa nguvu zake. Kazi inayofanana ilichapishwa katika jarida la Sayansi ya Maendeleo.
Katika hali yake ya asili, graphene inachukuliwa kuwa yenye nguvu kuliko vifaa vyote vinavyojulikana, na masomo yake ya kinadharia yalianza mwishoni mwa arobaini ya karne iliyopita. Hii ni kioo cha kwanza chenye pande mbili kilichopatikana na Andrey Geim na Konstantin Novoselov mnamo 2004 kutoka kwa filamu nyembamba kabisa za grafiti kwenye sehemu ndogo ya silicon iliyooksidishwa. Kwa mafanikio haya, walipewa tuzo ya Nobel katika Fizikia miaka sita baadaye.
Tangu kuanzishwa kwa graphene, njia za uzalishaji wake kwa kiwango cha viwandani zimetengenezwa. Baadhi ya maendeleo tayari yamepatikana katika hii, hata hivyo, bado haijawezekana kuibadilisha kuwa fomu yenye sura-tatu-mali muhimu ya nyenzo hii ya kipekee ilipotea, na nguvu yake ilikuwa maagizo kadhaa ya chini kuliko ilivyotabiriwa.
Ili kutatua shida hii, wahandisi huko MIT walizingatia usanidi unaohitajika wa kijiometri wa graphene nyingi. Walichambua tabia yake hadi kiwango cha atomiki, na kisha wakatumia data iliyopatikana kuunda mfano wa hesabu na uigaji wa kompyuta. Hitimisho la mwisho lilikuwa sawa na uchunguzi wa majaribio, ambao mwanzoni ulifanywa na mifano iliyokuzwa mara elfu kutoka kwa vifaa vingine, iliyochapishwa kwenye printa ya 3D ya kiwango cha juu.
Kulingana na Markus Buehler, mkuu wa uhandisi wa kiraia na mazingira katika MIT, vifaa vya 2D kawaida sio muhimu sana kwa kuunda vitu vya 3D ambavyo vinaweza kutumika katika ujenzi wa majengo. Lakini uundaji wa kompyuta ulifanya iweze kushinda shida hii, na jiometri ikawa sababu ya kuamua mafanikio.
Kama matokeo, watafiti waliweza kuunda nyenzo zenye nguvu na zenye utulivu kwa kukandamiza na kupasha viboko vidogo vya graphene. Muundo wake, unaowakumbusha matumbawe kadhaa na diatoms zenye hadubini, ina eneo kubwa la uso kuhusiana na ujazo. Inajulikana kama gyroid - sura inayojirudia inayoendelea na uso wa chini mara tatu, iliyoelezewa na Alan Schoen wa NASA mnamo 1970.
"Matokeo yanaonyesha kuwa sehemu muhimu ya maumbo mapya yenye sura tatu ina uhusiano zaidi na usanidi wao wa kawaida wa jiometri kuliko na nyenzo yenyewe," ilibainisha katika MIT.
Kulingana na wahandisi wa taasisi hiyo, jiometri kama hiyo inaweza kutumika hata kwa vifaa vya muundo mkubwa katika ujenzi, kama saruji. Na muundo huu wa porous hautatoa tu nguvu iliyoongezeka, lakini pia shukrani nzuri ya mafuta kwa hewa ndani yake.
"Unaweza kutumia graphene halisi kama nyenzo, au tumia jiometri tuliyoigundua pamoja na vifaa vingine, kama vile polima au metali," alihitimisha Markus Buehler.
