Российские и американские исследователи разработали методику, позволяющую превращать многослойный графен в тончайшую наноалмазную пленку. Новый подход не имеет никаких принципиальных ограничений на практике и может применяться в промышленном производстве. Результаты исследования представлены в журнале Small.

Технология синтеза алмазных пленок усложняется по мере уменьшения их толщины. Ученые из НИТУ «МИСиС» и Университета Райса предложили новый подход, позволяющий использовать многослойный графен как основу для получения алмазных пленок.

«Наша новая теория показывает, что подобным методом можно получить не просто нанопленки из кубического алмаза, а лонсдейлит, алмаз с гексагональной кристаллической решеткой. Такие лонсдейлитовые пленки еще не создавались ранее и наблюдались только как дефект в структуре алмаза», — отмечает один из авторов статьи Сергей Ерохин.

Графен представляет собой двумерный слой атомов углерода, напоминающих своей геометрией пчелиные соты. Слои графена, уложенные друг на друга, теоретически можно превратить в диаман, двумерный аналог алмаза, который будет оставаться стабильным при нормальном давлении и комнатной температуре. Теория предсказывала, что осаждение атомов водорода может позволить сформировать пленки с числом слоев до 30, однако экспериментально удавалось получить только два.

Как отметил ученый, формированию алмаза препятствует возникновение сильных механических напряжений в структуре многослойного графена при осаждении на его поверхность атомов водорода или фтора. Это приводит к быстрому росту барьера нуклеации алмаза с увеличением числа слоев в пленке.

Ученые показали, что осаждение сторонних атомов легко приводит к соединению только двух слоев графена, а для более толстых пленок все же нужно прикладывать небольшое и всего лишь локальное давление для облегчения процесса алмазообразования, вполне достижимое в лабораторных условиях. Кроме того, требуется особым образом расположить слои графена.

Теоретические результаты хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными, а предложенный подход, как отмечают ученые, не имеет каких-то принципиальных ограничений на практике и вполне может применяться в промышленном производстве после решения всех сопутствующих инженерно-технических проблем.