Профессор Крис Марианетти (Chris Marianetti – на фото) и студентка Ханна Ивик (Hannah Yevick) решили выяснить, что происходит, когда лист соединённых между собой углеродных атомов одинаково растягивают во всех направлениях (иллюстрация Columbia University).

Компьютерную модель разрушения графена при деформации построили инженеры университета Колумбии в Нью-Йорке (Columbia University). На её основе учёные высказали предположение, что один из самых прочных материалов в конце концов просто испарится.

Выносливость обычного материала определяется наличием в нём дефектов. В идеальном кристалле (в случае графена – атомарной плоскости) ломаться вроде бы и нечему, но при повышении нагрузки выше некоего порога связи между атомами всё же рушатся.

Модель предсказала, что при определённых условиях графен претерпит фазовое превращение – развалится на кольца бензола, то есть по сути испарится. Однако у Марианетти и Ивик возникла проблема: их вычисления показали, что произойдёт это при значении деформации, которое значительно ниже наблюдаемого в ходе опытов, когда исследователи измеряли прочность данного материала.

В эксперименте по изучению прочности листы графена расположили над отверстиями в подложке из SiO₂ (диаметром порядка 2 нанометров), после чего на них сверху надавил алмазный наконечник зонда атомно-силового микроскопа. Так выяснилось, что прочность материала примерно в 200 раз выше, чем у стали (иллюстрация Columbia University).

Учёные объясняют такое расхождение рядом причин. Например, по их мнению, кончик зонда атомного силового микроскопа мог прореагировать с графеном, что повлияло на результаты замеров. К тому же их модель рассчитывалась для температуры абсолютного нуля, а опыты происходили при комнатной температуре.

Подумать, действительно ли это так или же учёные не учли какие-то важные особенности разрушения столь необычного материала (попросту говоря, построили некорректную модель), можно, прочитав препринт статьи на сайте arXiv.org.

Серым цветом показана начальная кристаллическая решётка графена, фиолетовым пунктиром – элементарная ячейка, синими точками – атомы углерода