Исследователи из Городского университета Нью-Йорка открыли новое свойство графена, которое по их мнению, дает основания считать графен материалом будущего. Как выяснили журналисты «Фразы», изначально мягкий и гибкий материал, созданый на основе графена, при ударе становится тверже алмаза.
Ученые работали с диаминовыми листами графена. Они создали два листа каждый толщиной в один атом. При комнатной температуре и под воздействием высокого механического давления эти листы превращаются в материал, который по прочности и твердости может сравниться с алмазом. Преобразование происходит мгновенно и проявляется только в точке контакта, сообщает «Nature.com».
Созданием графеновых листов руководил химик Анджело Бонджорно. Под его руководством команда сначала при помощи компьютерного моделирования изучила, как материал поведёт себя под давлением при различной конфигурации атомов углерода, а затем выбрала наилучший вариант.
Далее ученые использовали атомно-силовой микроскоп для приложения локального давления к двухслойной графеновой плёнке (ее поместили на подложку из карбида кремния). Результаты полностью совпали с моделированием.
«Графит и алмазы состоят полностью из углерода, но атомы расположены по-разному в каждом материале, придавая им различные свойства, такие как твердость, гибкость и электрическая проводимость. Наша новая методика позволяет манипулировать графитом (когда объединены два слоя графена, материал считается графитом — прим.ред.), чтобы „подключать“ полезные свойства алмаза при определённых условиях», — поясняет Бонджорно.
Исследователи отмечают, что в данном случае их магическим числом стала двойка: переход их одного состояния в другое происходит только при использовании двух листов графена — не больше и не меньше.
«Это самая тонкая из когда-либо созданных пленка с жесткостью и твердостью алмаза. Раньше, когда мы тестировали графит или один слой графена, мы применяли давление, и пленка оставалась мягкой. Но когда графеновая плёнка была толщиной в два атомных слоя, мы внезапно поняли, что материал под давлением становится чрезвычайно жёстким и прочным — более твердым, чем алмаз», — добавляет профессор физики и ведущий автор исследования Элиза Ридо.
По словам экспертов, эта работа открывает новые возможности для исследований фазового перехода между графитом и алмазом в двумерных материалах. Но физикам еще предстоит изучить методы стабилизации этого перехода — для этого нужно спрогнозировать и проверить, как поведёт себя материал в разных условиях.
Что же касается практики, то подобные невероятно прочные материалы будут полезны в разработке нового класса износостойких защитных покрытий, например, для транспортных средств и даже космических аппаратов. Кроме того, открытием наверняка заинтересуются военные, ведь на основе графеновых пленок можно создать сверхлёгкую пуленепробиваемую броню.
Авторы добавляют, что сейчас они ищут инвесторов для реализации новых проектов в этой сфере.
Ранее «Фраза» сообщала, что в 2010 году ученые совершили революцию в создании литиевых аккумуляторов.
В 2010 году инженер-химик, профессор Пол Лакхэм и ученый модельер Манель Торрес из Лондонского имперского колледжа (Великобритания) сумели создать жидкую субстанцию, состоящую из хлопчатобумажных волокон, полимеров и растворителя, которая, которая будучи распылённой, становится настоящей тканью.
В 2011 году японские физики нашли способ перевести уже известный материал KTaO3 в сверхпроводящее состояние.
