| Главная » Статьи » Исследования, Медицина, Наука, Учёные, Техника и Технологии |
Самый прочный материал
С тех пор, как в 2005 году был создан графен, ученые не перестают поражаться его уникальным электрическим характеристикам. Этот материал толщиной в один атом углерода на порядок быстрее кремния проводит электроны и применяется в производстве сверхбыстрых транзисторов. Ученые-физики из Колумбийского университета Джеффри Кайсар (Jeffrey Kysar) и Джеймс Хоун (James Hone) сумели произвести измерения прочности материала на атомарном уровне. Для проверки на прочность на микроскопические образцы идеального графена диаметром несколько микрометров, помещенные над отверстием в кремневой пластине, надавливали алмазной иглой атомно-силового микроскопа. Измеряя полученную деформацию, вычисляли прочность материала. По словам физиков, ранее провести такие измерения было невозможно, так как для чистоты эксперимента необходимо было получить графен с правильной структурой, содержащий все атомы и связи между ними. Джеймс Хоун утверждает, что их опыт можно сравнить с попыткой проткнуть пластиковую крышку на стаканчике с кофе с помощью остро заточенного стального стержня. Если бы эта крышка была изготовлена из идеального графена, то она смогла бы выдержать вес автомобиля, установленного на стержень. Таким образом, для разрыва гипотетической графеновой пленки потребовалось бы тело массой около двух тонн. К сожалению, вряд ли когда-нибудь это уникальное свойство графена найдет применение. На макроуровне создать материалы, которые будут обладать идеальной структурой, в принципе невозможно. «Все они содержат в себе неоднородности, пробелы в кристаллической решетке», - говорит Кайсар. «Только микроскопические образцы графена могут иметь идеальную структуру и обладать супер прочностью». Тем не менее, проведенная Джеффри Кайсаром и Джеймсом Хоуном работа еще раз продемонстрировала уникальные свойства графена. «Мы знали, что графен является самым прочным материалом, но теперь это доказано практически», - говорит Константин Новоселов (Konstantin Novoselov) из Университета Манчестера, который вместе со своим коллегой Андре Геймом первым в мире сумел получить листы графена толщиной в один атом. Сверхпрочность графена может быть использована при создании сверхбыстрых микропроцессоров с графеновыми транзисторами для суперкомпьютеров. Джулия Грир (Julia Greer), исследователь из Калифорнийского технологического университета, говорит, что не только отличные электрические свойства вещества являются важными для промышленного производства транзисторов. Особое значение имеют его прочность и способность выдерживать высокие температуры при напряженном рабочем режиме. Именно ограниченная термоустойчивость и механическая прочность материалов в настоящее время являются препятствием для создания сверхбыстрых микропроцессоров. Графен является основным строительным материалом для трехмерных углеродных наноструктур, в том числе для нанотрубок и фуллеренов (кластерных углеродных структур, по форме напоминающих футбольный мяч). «Теоретически, нанотрубка представляет из себя свернутый лист графена, а значит должна обладать такими же механическими свойствами» - говорит Джеймс Хоун. «Но на практике в структуре нанотрубки имеется множество слабых мест, например, «выпавших» из решетки атомов углерода, которые снижают её прочность». По словам Грир, обладая целым рядом уникальных характеристик, графен открывает новые возможности перед полупроводниковой промышленностью и может стать «материалом номер один» в наноэлектронике. | |
| Просмотров: 594 | |
| Всего комментариев: 0 | |