ТАСС, 30 октября. Материаловеды разработали методику, с помощью которой многослойный графен можно превращать в тончайшую наноалмазную пленку. Об этом пишет пресс-служба НИТУ "МИСиС" со ссылкой на статью в научном журнале Small.
"С уменьшением толщины технология синтеза алмазных пленок усложняется. Традиционные методики выращивания алмаза толщиной в несколько атомарных слоев неприменимы, и нами был предложен новый подход, позволяющий использовать многослойный графен как основу для их получения", – рассказал один из авторов работы, ведущий научный сотрудник НИТУ "МИСиС" Павел Сорокин.
Графен – это материал, который представляет собой двумерный слой атомов углерода. Между собой эти атомы соединяют химические связи, которые по структуре напоминают пчелиные соты. За получение и изучение первых образцов графена присудили Нобелевскую премию по физике 2010 года. Награду получили выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм.
Благодаря уникальным физическим свойствам графен можно использовать в качестве основы для светодиодов, сенсорных дисплеев, микрочипов и других высокотехнологичных устройств. Помимо этого графен можно применять как сырье для производства различных высокопрочных материалов, смазок и других промышленных продуктов.
Шесть лет назад Сорокин и его коллеги показали, что если особым образом уложить друг на друга слои графена, то в теории можно превратить их в так называемый диаман – двумерный аналог алмаза. Причем он будет оставаться стабильным при нормальном давлении и комнатной температуре. Эта теоретическая работа, по словам Сорокина, привлекла внимание многих физиков, которые попытались воплотить эту идею на практике.
Трансмутация графена
""В разработанной теории было предсказано, что осаждение атомов водорода может позволить сформировать плёнки с числом слоёв до 30. Однако до сих пор экспериментально наблюдалось формирование алмазоподобной плёнки только из двухслойного графена. Очевидно, что теория требовала дополнения, которое учтет возможные нуклеационные барьеры и объяснит расхождение с экспериментальными данными. Мы работали над этой проблемой вместе с нашими американскими коллегами более пяти лет", – пояснил Сорокин.
Их формированию мешает то, что графену энергетически невыгодно превращаться в алмаз. Поэтому если несколько слоев графена сжать просто так, стабильных пленок из наноалмазов получить не получится. Сорокин и его коллеги придумали, что обойти проблему можно, осаждая на поверхности графена другие типы атомов.
"Осаждение сторонних атомов легко приводит к соединению только двух слоев графена, для более толстых пленок все же нужно прикладывать небольшое и всего лишь локальное давление для облегчения процесса алмазообразования, однако оно вполне достижимо в лабораторных условиях. Кроме того, требуется особым образом расположить слои графена", – объяснил еще один автор работы, Борис Якобсон.
По словам Сорокина, у этой методика нет каких-то принципиальных ограничений на практике. После того, как разработчики решат все инженерно-технические проблемы, связанные с ее реализацией, Ее вполне можно применять в промышленном производстве.
"Важно то, что наша новая теория показывает, что подобным образом можно получить не просто нанопленки из кубического алмаза, а лонсдейлит – гексагональную вариацию этого материала. Такие пленки еще никогда не создавались на практике, а наши расчеты указывают на то, что ее можно создать тем методом, который мы предложили", – подытожил еще один автор работы, Сергей Ерохин.