Новый композит из графена и алмаза, обладающий исключительной прочностью, стабильностью и гибкостью, может значительно улучшить качество наноэлектронных и оптических устройств. Этот материал создается с помощью облучения ионами ксенона и был разработан учеными НИТУ МИСИС в сотрудничестве с ИФП СО РАН и ОИЯИ. Углеродные пленки, содержащие нанометровые алмазы размером от 5 до 20 нм, сохраняют свою структуру и демонстрируют высокую механическую прочность и устойчивость к температурным воздействиям. Такой материал имеет огромный потенциал в космической авиации, автомобильной и биомедицинской отраслях.
«Алмазы играют ключевую роль в науке и технике благодаря своим выдающимся свойствам, таким как высокая твердость, теплопроводность и биосовместимость. Образование монокристаллических двумерных наноалмазов в структуре графена при облучении — это крайне интересный процесс. В нашем исследовании показано, что облучение графена тяжелыми ионами с энергией в диапазоне МэВ позволяет создавать двумерные алмазные пленки. Этот метод открывает новые возможности для разработки ультратонких алмазных пленок с уникальными электронными характеристиками», — отметил доктор физико-математических наук Павел Сорокин, руководитель лаборатории цифрового материаловедения НИТУ МИСИС.
.jpg)
Двумерные наноалмазы могут найти широкое применение в областях, где необходимы прочные, проводящие и функциональные покрытия, такие как защитные слои для микросхем, покрытия для имплантов, создание высокочувствительных сенсоров и другие технологические решения. Впервые ученые из НИТУ МИСИС, Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова и Объединенного института ядерных исследований исследовали возможность формирования наноалмазов в многослойном графене, подвергнув его облучению быстрыми тяжелыми ионами ксенона. В результате в нескольких слоях графена были обнаружены встроенные наноструктуры с регулярной алмазной структурой размером от 5 до 20 нм. Исследование показало, что для образования алмазов требуется наличие как минимум шести слоев графена. Подробности исследования опубликованы в журнале Carbon (Q1).
«Полученный материал, обладающий различными типами углеродных связей, может комбинировать преимущества каждого элемента структуры, демонстрируя высокую прочность, жесткость и гибкость. Ультратонкие двумерные алмазные пленки, которые способны сохранять целостность алмазоподобных структур, имеют огромный потенциал в таких областях, как электроника, оптика и биомедицина», — отметил Лев Томилин, лаборант-исследователь лаборатории цифрового материаловедения НИТУ МИСИС.
Эта новая разработка позволяет лучше понять, как структура поверхности влияет на свойства материала. Внедрение сверхпрочных компонентов с прочными ковалентными связями значительно улучшает общие механические характеристики.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 21-12-00399).
Источник : Пресс-служба НИТУ МИСИС
