Исследователи из Национального университета Сингапура совместно с учеными Райсского университета разработали однослойный аморфный углерод — новый двумерный материал, который оказался в восемь раз прочнее графена. Работа опубликована в журнале Matter.
Графен — один из самых прочных материалов на Земле, но у него есть серьезный недостаток: если в нем появляется трещина, она распространяется очень быстро, что делает материал хрупким. Это ограничивает его применение в реальных устройствах, особенно в областях, требующих высокой механической устойчивости.
Новый материал, как и графен, состоит всего из одного слоя атомов углерода. Однако у него неоднородная структура, которая сочетает в себе как упорядоченные (кристаллические), так и беспорядочные (аморфные) области. Именно это придает ему уникальную прочность и способность сопротивляться образованию трещин.
«Такой дизайн предотвращает быстрое распространение трещин, позволяя материалу поглощать больше энергии перед разрушением», — объяснил Бонгки Шин, соавтор исследования.
Чтобы изучить механические свойства MAC, ученые использовали испытания на разрыв внутри сканирующего электронного микроскопа, которые позволили наблюдать за образованием трещин в реальном времени. Также они провели компьютерное моделирование на уровне атомов. Это позволило понять, как взаимодействуют аморфные и кристаллические области и как они препятствуют распространению трещин.
«Ранее такие исследования были невозможны, поскольку создание и визуализация ультратонких аморфных материалов на атомном уровне — сложная задача. Но благодаря новым методам синтеза и высокоточной микроскопии нам удалось это сделать», — отметил профессор Йимо Хан.
По мнению ученых, новое открытие может привести к созданию прочных и устойчивых компонентов для технологий будущего.
Ранее «колесо фортуны» помогло доказать квантовую природу вращения атомов.
