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 (иллюстрация arXiv.org).

Источник
15 апреля 2010