Ученые показали, что под давлением мягкий двуслойный графен делается твердым, как алмаз, и может стать основой для гибких бронежилетов будущего.

Материал легкий и гибкий, как ткань, но способный моментально делаться тверже алмаза, представили ученые Городского университета Нью-Йорка. В статье, опубликованной журналом Nature Nanotechnology, они изложили процесс получения двуслойной графеновой структуры «диамена» (diamene), который может стать основой бронежилетов и защитных конструкций будущего.

Элиза Риедо (Elisa Riedo) и ее коллеги теоретически описали получение и поведение структуры, состоящей из двух одноатомных углеродных слоев графена. Помимо способности становиться необычайно твердым, под внешним механическим воздействием он резко теряет и электрическую проводимость. Этот процесс обратим, что может сделать материал перспективным для электронных и спинтронных устройств. Но основным его применением станет, скорее всего, защита.

«Это тончайшая когда-либо созданная пленка с прочностью и твердостью алмаза, – говорит профессор Риедо. – Когда мы тестировали графит или одноатомный слой графена, то при давлении видели очень мягкую пленку. Но когда пленка состояла ровно из двух слоев, то, к нашему удивлению, она под давлением становилась невероятно твердой и прочной, такой же, как обычный алмаз, или даже прочнее».

Первое теоретическое описание свойств «диамена» подготовила группа профессора Анджело Бонджорно (Angelo Bongiorno). С помощью компьютерного моделирования они показали, что его можно получить, определенным образом ориентировав одноатомные пленки графена и приложив к ним давление.

На практике такую работу проделала команда Элизы Риедо, используя крошечные образцы графена на подложке карбида кремния и атомный силовой микроскоп. Теория и эксперимент подтвердили друг друга: под давлением алмазной головки пресса гибкий «диамен» становился невероятно твердым. При этом перехода гексагональной структуры графена в кристалл алмаза не происходит, и при снятии давления материал снова оказывается гибким.