「石墨烯」竟能伸縮自如？物理學家突破極限創造「手風琴效應」

被譽為「奇蹟材料」的石墨烯，因其超凡的機械強度與優異導電性，長期以來被視為科技應用的明日之星。如今，維也納大學物理學家Jani Kotakoski帶領的團隊取得重大突破，首度成功讓石墨烯像手風琴般產生波紋，大幅提升其延展性。這項刊登於《物理評論快報》的研究成果，為穿戴式電子裝置等需要柔韌性的應用開闢新途徑。

石墨烯作為2004年首度被實驗證實的二維材料，其單層原子厚度造就獨特物理特性。雖然以優異導電性聞名，但蜂巢狀原子結構也賦予其極高剛性。過去學界對於「移除原子是否能軟化石墨烯」爭論不休，維也納大學團隊透過革命性的無塵真空測量系統，終於解開這個謎團。

研究第一作者Wael Joudi強調：「我們首次在完全隔絕空氣與微粒的環境中進行實驗。」團隊開發的尖端裝置能讓樣品在不同儀器間轉移時全程保持潔淨。這種嚴謹的實驗條件意外發現「手風琴效應」——只要移除兩個相鄰原子，原本平坦的石墨烯就會產生明顯隆起。

「多個隆起結構會形成波紋，當橫向拉伸時，波形材料會被拉平，這比直接拉伸平坦材料省力得多。」Joudi生動比喻。維也納工業大學理論物理學家的模擬計算，也證實波紋形成與延展性提升的關聯性。

研究更發現，表面汙染物不僅會抑制手風琴效應，甚至會反向增加材料剛度，這解釋了過往研究的矛盾結果。Joudi總結：「這項發現不僅揭示調控石墨烯剛度的新方法，更凸顯2D材料研究環境的重要性。」該研究獲奧地利科學基金會支援，為柔性電子元件開發帶來曙光。