Ученые проверили графен на прочность

// // Исследования и разработки //

Графен был впервые получен в 2005 году, и с тех пор ученые не раз обращались к его изучению и придумывали все новые эксперименты с этим материалом. Углеродные листки толщиной в один атом проводят электричество лучше, чем кремний и являются превосходной основой для полупроводников. Однако сейчас ученые впервые проверили графен на прочность и пришли к заключению, что это самый прочный из всех когда-либо исследованных материалов. Это открытие говорит о том, что графеновые полупроводники прекрасно выдержат нагрев сверхбыстрых полупроводниковых систем.

Джеффри Кисар ( Jeffrey Kysar)   и Джеймс Хон (James Hone), профессоры из университета Колумбии (Columbia University) исследовали прочность графена на разрыв. Для этого в кремниевой полупроводниковой пластине были вырезаны отверстия диаметром в один микрон, поместили на отверстия графен и затем пробили его алмазным зондом. Ранее такие опыты никогда не проводились, так как для чистоты эксперимента необходим идеальный графен, без дырок в атомной структуре.

Наглядно опыт можно представить так: натянем полиэтиленовую пленку на стакан и измерим усилие, необходимое для того, чтобы ее прорвать. Если бы можно было представить себе графеновую пленку размером со стакан, она могла бы держать вес автомобиля поставленного на острие карандаша. Впрочем, дело тут не только в сверхъестественной прочности графена. Если мы рассмотрим под микроскопом любой материал, мы увидим множество трещин и каверн. Именно из-за них лопаются несущие плоскости самолетов и подламываются прочнейшие опоры мостов. Микрообъекты же могут иметь идеальную структуру и быть невероятно прочными. Однако все же параметры графена исключительны.

Такие прочностные характеристики важны для будущего применения графена в электронике. Ученые отмечают, что прочность и износоустойчивость в технологии микропроцессоров куда важней, чем может показаться неспециалисту. Полупроводники должны постоянно выдерживать нагрев и графен справляется с этой задачей наилучшим образом. На основе графена создаются трехмерные структуры из нанотрубок и бакиболлов - фуллеренов, кластерных углеродных структур, содержащих от 10 до 1000 атомов и по форме напоминающих футбольный мяч, откуда их английское название. В идеале, нанотрубка должна иметь прочность графена, поскольку она представляет собой пленку графена, свернутую в трубку. На практике некоторые атомы выпадают и именно эти места являются местами потенциального разрыва.

Механическая прочность графена может найти применение не только в производстве полупроводников. Он может служить, например, переключателем в электронных схемах. Сейчас ученые исследуют свойства графена, такие, как оптические, электрические и химические.