Доказано существование двумерного алмаза

Коллектив ученых доказал существование двумерного алмаза, созданного посредством высокого давления на слои графена. Тонкие пленки алмазов имеют широкий спектр применений: от сверхпроводников до биоизмерений. Однако создание двумерного алмаза с ровным атомарным слоем долгое время было недостижимо из-за тетраэдрической структуры его атомарной решетки. Его ближайший родственник графен (одноатомный слой графита) обнаружил выдающиеся физические свойства именно в двумерном виде, поэтому создание двумерного алмаза открыло бы перед исследователями огромные возможности. Например, совместное существование и ферромагнитных и полупроводниковых свойств делает двумерный алмаз незаменимым материалом для спинтроники.

Доказано существование двумерного алмаза© Sararwut Jaimassiri / Фотодом / Shutterstock

Ранее по косвенным данным было сделано предположение, что 2D-алмаз образуется, когда два или более слоев графена подвергаются высокому давлению в присутствии других элементов.

Объединенный коллектив ученых из США и Бразилии при помощи рамановской спектроскопии предоставил свидетельства образования двумерного алмаза в условиях высокого давления. Два слоя графена, находящиеся в воде, подвергались давлению в 14 ГПа, и структура вещества менялась благодаря смещению электронных орбиталей (возникали дополнительные электронные связи, характерные для решетки алмаза). Именно рамановская спектроскопия помогла зафиксировать расстояние между атомами, по которому можно определить характер связей. Образовавшийся материал ученые назвали алмазоном.

Принцип, лежащий в основе образования алмазона, заключается в том, что присутствие химических радикалов, таких как гидроксильные группы или водород, может существенно снизить давление, необходимое для создания связей между атомами углерода, превращающих графит в алмаз. Для предотвращения связывания атомов углерода в нижнем слое с подложкой был использован политетрафторэтилен — химически инертный материал. Полученная структура стабильна даже при отсутствии внешнего давления.

Открытие имеет множество потенциальных приложений: квантовые компьютеры, микроэлектромеханические системы (МЭМС), сверхпроводники, подложки для ДНК-инженерии, биосенсоры.

Представленный в работе рамановский анализ дает косвенные доказательства формирования алмазов. Поэтому ученые планируют продолжить работу, предоставив прямое измерение структуры двумерного алмаза методами рентгеновской или электронной дифракции в условиях высокого давления.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications
Источник: chrdk.ru

Метки , . Закладка постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *