KI und die schwierigen Probleme der Welt · Chemie & Materialien · arXiv · 2026-10-21
Dehnungsabhängige Benetzung von Graphen
Originaltitel: Strain-Dependent Wetting of Graphene
Wie Wasser Graphen benetzt, ist entscheidend für die Vorhersage und Kontrolle seines Verhaltens in nanofluidischen, Sensorik- und Energieanwendungen, doch experimentelle Kontaktwinkelmessungen an freitragendem Graphen erstrecken sich über einen weiten Bereich ohne Konsens. Mithilfe eines Machine-Learning-Potenzials mit Ab-initio-Genauigkeit liefern die Autoren eine atomistische First-Principles-Vorhersage eines schwach hydrophilen Kontaktwinkels von 72.1 ± 1.5° und decken auf, dass die Benetzung äußerst empfindlich auf mechanische Dehnung reagiert: Zugdehnung macht Graphen deutlich weniger hydrophil, während Kompressionsdehnung kohärente Ripples um den Tropfen herum erzeugt, die zu ausgeprägter anisotroper Benetzung und Kontaktwinkelhysterese führen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Benetzbarkeit von 2D-Membranen ebenso von der dynamischen Morphologie wie von der Chemie bestimmt wird, und weisen auf mechanische Dehnung als praktischen Weg zur Kontrolle der Benetzung in 2D-Nanomaterial-Technologien hin.