Per superare questi limiti, i ricercatori hanno introdotto una tecnica di reticolazione utilizzando le rotassani, molecole meccanicamente interbloccate che presentano una struttura di “ruota” e “asse”. L’asse, dotato di un gruppo carico (ammonio), trattiene la ruota in una posizione specifica, mentre gruppi ingombranti alle estremità impediscono lo sfilacciamento della ruota. Il grafene viene ossidato per formare ossido di grafene, che espone gruppi contenenti ossigeno capaci di legarsi attraverso reazioni di esterificazione ai gruppi OH presenti su asse e ruota, permettendo così la reticolazione dei nanolayer.
Questa struttura consente ai film di grafene di mantenere un’elevata elasticità e resistenza alla trazione. Durante l’estensione o la flessione del materiale, le forze attrattive tra la ruota e il gruppo ammonio devono essere superate, aumentando così la resistenza del materiale. Un ulteriore stress porta l’asse a scorrere attraverso la ruota fino a colpire il tappo finale, permettendo un allungamento delle strutture di rotassano e aumentando notevolmente l’estensibilità del film.
I film di grafene-rotassano dimostrano una capacità di estensione fino al 20% e possono essere piegati ripetutamente senza subire danni, mantenendo al contempo un’alta conduttività elettrica. La rottura si verifica solo con estensioni superiori al 23%. Questi nuovi film mostrano una resistenza significativamente superiore (247,3 MPa) rispetto ai film senza rotassani (74,8 MPa), oltre a maggiore elasticità (23,6% contro 10,2%) e tenacità (23,9 contro 4,0 MJ/m³).
L’applicazione pratica di questa tecnologia è stata dimostrata attraverso la realizzazione di uno strumento di presa meccanico, azionato dai nuovi film di grafene, che sfrutta le proprietà uniche del materiale per migliorare l’efficienza e la durabilità del dispositivo.