Proces til overgang af to-lags grafen til diamanthårdt materiale ved stød opdaget

Forestil dig et materiale så fleksibelt og let som folie, der bliver stift og hårdt nok til at stoppe en kugle ved stød. I et nyligt udgivet papir i Naturnanoteknologi , forskere på tværs af The City University of New York (CUNY) beskriver en proces til at skabe diamen:fleksibel, lag af grafen, der midlertidigt bliver hårdere end diamant og uigennemtrængelig ved stød.

Forskere ved Advanced Science Research Center (ASRC) på Graduate Center, CUNY, arbejdet med at teoretisere og teste, hvordan to lag grafen-hvert enkelt atom-tykt-kunne laves til at omdanne til et diamantlignende materiale ved stød ved stuetemperatur. Teamet fandt også, at konverteringsøjeblikket resulterede i en pludselig reduktion af elektrisk strøm, tyder på, at diamen kunne have interessante elektroniske og spintroniske egenskaber. De nye fund vil sandsynligvis have anvendelser til udvikling af slidstærke beskyttende belægninger og ultralette skudsikre film.

"Dette er den tyndeste film med stivhed og hårdhed af diamant, der nogensinde er skabt, "sagde Elisa Riedo, professor i fysik ved ASRC og projektets ledende forsker. "Tidligere har da vi testede grafit eller et enkelt atomlag af grafen, vi ville lægge pres og føle en meget blød film. Men da grafitfilmen var præcis to lag tyk, pludselig indså vi, at materialet under pres var ved at blive ekstremt hårdt og lige så stift, eller stivere, end massediamant. "

Angelo Bongiorno, lektor i kemi ved CUNY College of Staten Island og en del af forskerholdet, udviklet teorien for at skabe diamen. Han og hans kolleger brugte atomistiske computersimuleringer til at modellere potentielle resultater, når de satte to bikagelag af grafen under tryk under forskellige konfigurationer. Riedo og andre teammedlemmer brugte derefter et atomkraftmikroskop til at anvende lokaliseret tryk på to-lags grafen på siliciumcarbidsubstrater og fandt perfekt overensstemmelse med beregningerne. Eksperimenter og teori viser begge, at denne grafit-diamantovergang ikke sker for mere end to lag eller for et enkelt grafenlag.

"Grafit og diamanter er begge udelukkende lavet af kulstof, men atomerne er arrangeret forskelligt i hvert materiale, giver dem forskellige egenskaber som hårdhed, fleksibilitet og elektrisk ledning, "Bongiorno sagde." Vores nye teknik giver os mulighed for at manipulere grafit, så den kan påtage sig en diamants gavnlige egenskaber under særlige forhold. "

Forskergruppens vellykkede arbejde åbner muligheder for at undersøge grafit-til-diamant faseovergang i todimensionale materialer, ifølge papiret. Fremtidig forskning kan undersøge metoder til stabilisering af overgangen og give mulighed for yderligere applikationer for de resulterende materialer.