Российские физики открыли способ создания сверхтонких алмазов

Диаграмма давления аллотропных модификаций углерода

Если углерод в виде нескольких слоев графена обработать водородом, он способен превращаться в диаман — сверхтонкую алмазную пленку. Открытие, которые совершила российско-американская группа физиков под руководством Павла Сорокина из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов, опубликовано в двух статьях в Nano Letters и Journal of Physical Chemistry Letters, кратко о результатах работы физик рассказал в письме «Ленте.ру»

Метод создания диамана удалось обнаружить с помощью компьютерного моделирования ab initio, то есть расчета поведения атомов из первых принципов, без грубых упрощений. Такое моделирование позволяет получить данные, очень близкие к экспериментальным. Кроме того, оно позволяет проследить, как развивается переход одной формы вещества в другую на атомарном уровне.

В общих чертах процесс выглядит так: присоединение водорода к атомам внешних слоев графена приводит к изменению их типа гибридизации с плоской (sp2) на тетраэдрическую (sp3). У внешних атомов углерода появляются неспаренные электроны, которые стремятся образовать связи с атомами других слоев. Начавшись в одном месте, процесс развивается по принципу домино, пока весь лист многослойного графена не превратится в диаман, то есть в тонкий, «квазиплоский» алмаз.

Такие плоские алмазные листы можно использовать в качестве диэлектрика для наноразмерных конденсаторов. Кроме того, как показано в статье Journal of Physical Chemistry Letters, аналог диамана для гексагонального алмаза (лонсдейлита) обладает исключительной механической прочностью, уступающей только графену.

По словам Сорокина, ранее ученые уже наблюдали в экспериментах образование связей между слоями графена под действием адсорбции атомов. До сих пор, однако, физика этого процесса была не ясна, равно как и условия, которые требуются для этого «химически индуцированного фазового перехода».

Двумерные и квазидвумерные вещества стали популярным объектом исследования физиков после открытия Андреем Геймом и Константином Новоселовым графена. Ключевой особенностью графена является уникальная подвижность электронов. Однако, в отличие от кремния графен не может сам по себе использоваться при создании транзисторов, так как является металлом, а не полупроводником. Для исправления этого недостатка ученые предлагают либо помещать графен на специальные подложки, либо использовать другие двумерные вещества. Среди последних конкурентов графена — квазиплоский pmmn-бор, электронные свойства которого очень похожи на графен.

Наука и техника00:0116 февраля
Луис Глазман «Битва при Ситке»

Обойдемся

Эти индейцы воевали с русскими до 2004 года. Они вынудили Россию продать Аляску
Луис Глазман «Битва при Ситке»Обойдемся
Эти индейцы воевали с русскими до 2004 года. Они вынудили Россию продать Аляску
Не братья вы нам
Почему исчез самый загадочный народ России
Забрало закрой!
Российских солдат будущего боятся уже сейчас
Восстание зануд
Первый тест самой странной Audi нашего времени – лифтбека A7 нового поколения
Тест: Made in USSR? Точно?
Угадай машину, придуманную в СССР
Самая лучшая Audi наших дней. Или нет?
Видео: первый тест Audi A7
Сегодня ничего не произошло
Длительный тест Hyundai Sonata: итоги, конкуренты, стоимость владения