Американские ученые экспериментально доказали рекордную прочность графена

24.07.2008



Американские ученые экспериментально доказали рекордную прочность графена, особой структурной формы углерода. Этот элемент в последнее время заслужил широкую известность своими необычными модификациями, созданными в лабораториях. Достаточно вспомнить об углеродных нанотрубках и о фуллеренах, гигантских многоатомных углеродных молекулах почти сферической формы.

Четыре года назад сотрудники Манчестерского университета и Института проблем микроэлектроники и чистых материалов Российской Академии Наук разработали технологию получения углеродных пленок толщиной всего лишь в один атом. Этот новый материал был назван графеном.

Атомы графенового листа образуют плоскую двумерную решетку, состоящую из правильных шестигранников. Таким образом, графен – это двумерный углеродный кристалл. Он во многом похож на металлы, поскольку эластичен и прекрасно проводит тепло и электричество. В то же время графен обладает полупроводниковыми свойствами и дает возможность изготовлять быстродействующие и экономичные транзисторы. По этим причинам он представляет большой интерес для электроники и считается очень перспективным материалом для нанотехнологий.

Ученые уже давно пришли к заключению, что графену присуща высокая удельная прочность на разрыв. Теперь исследователи Колумбийского университета впервые измерили ее в прямых опытах и пришли к заключению, что графен по этой части надо считать абсолютным рекордсменом среди всех технических материалов.

Для экспериментов требовался графен с идеально правильной атомной структурой, совершенно свободной от каких-либо аномалий. Это было необходимо, после такие дефекты неизбежно порождают внутренние напряжения, ухудшающие способность сопротивляться деформациям. Профессор Джеффри Кайсар и его коллеги сначала получили безупречные графеновые листки диаметром в 10-20 микронов, а затем прикрыли ими края круглых отверстий вдесятеро меньших размеров, проделанных на поверхности кремниевой пластинки. Затем они стали испытывать графеновые мембраны на прочность, нажимая на них острейшим алмазным пробником атомного силового микроскопа радиусом всего в 20 нанометров.

Численные результаты этих измерений представляют интерес только для специалистов. Опыты нью-йоркских ученых показали, что если бы графен обладал толщиной обычной клейкой ленты, то для того, чтобы его проткнуть заточенным карандашом, понадобилось бы приложить усилие в две тонны, отмечает радиостанция "Голос Америки".

©РАН 2020