Tədqiqatçılar aşkar ediblər ki, iki ölçülü karbon materialı qrafendən daha sərtdir və çatlamağa davamlıdır – hətta təzyiq altında olan ən güclü çatla belə, elm adamlarının uzun müddətdir mübarizə apardığı problem materialdır. Məsələn, qrafen kimi karbondan əldə edilən materiallar Yer kürəsinin ən güclüləri arasındadır, lakin qurulduqdan sonra çatlar onların arasında sürətlə yayılır və onları qəfil qırılmaya meylli edir.

Bununla belə, monolayer amorf karbon (MAC) kimi tanınan yeni bir karbon materialı həm güclü, həm də sərtdir. Əslində , Matter jurnalında dərc olunan Rays Universitetinin alimləri və əməkdaşlarının yeni araşdırmasına görə, Sinqapur Milli Universitetində (NUS) Barbaros Özyılmaz qrupu tərəfindən bu yaxınlarda sintez edilən MAC, qrafendən səkkiz dəfə daha sərtdir.

Qrafen kimi MAC da 2D və ya tək atom qalınlığında materialdır. Lakin atomların nizamlı (kristal) altıbucaqlı qəfəsdə yerləşdiyi qrafendən fərqli olaraq , MAC həm kristal, həm də amorf bölgələri özündə birləşdirən kompozit materialdır . Məhz bu kompozit struktur MAC-a xarakterik möhkəmliyini verir və kompozit dizayn yanaşmasının 2D materialları daha az kövrək etmək üçün məhsuldar bir yol ola biləcəyini təklif edir.

“Bu unikal dizayn çatların asanlıqla yayılmasının qarşısını alır, materialın qırılmadan əvvəl daha çox enerji udmasına imkan verir” dedi tədqiqatın ilk müəllifi olan materialşünaslıq və nanomühəndislik aspirantı Bongki Shin.

Bu, daha sürətli və daha səmərəli elektronikadan tutmuş yüksək tutumlu enerji anbarına, qabaqcıl sensorlar və geyilə bilən texnologiyalara qədər bir çox sahələrdə transformativ yeniliklərə imkan verən 2D materiallar üçün əla xəbərdir. Qeyri-adi xassələrini daha da istifadə edə bilmək üçün material alimləri onların real həyatda tətbiqini məhdudlaşdıran kövrəkliyi ilə mübarizə aparmalıdırlar.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1739952935&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-2d-carbon-material-tougher-graphene.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTk3Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciXV0sMF0.&dt=1739952929712&bpp=1&bdt=114&idt=310&shv=r20250213&mjsv=m202502130101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739952699%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739952699%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739952699%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C1200x280&nras=1&correlator=4339241425234&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1783&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=42531705%2C95344791%2C95350442%2C31090357%2C95347432%2C95350015&oid=2&pvsid=2773969670556785&tmod=1093248940&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=2&fsb=1&dtd=5860

2D nanomaterialları daha sərt etmək üçün ya nazik təbəqələrə gücləndirici nanostrukturlar əlavə etmək olar – tədqiqatda “xarici sərtləşdirmə” kimi təsvir edilən bir üsul – və ya materialın müstəvisində dəyişikliklər – “daxili sərtləşdirmə”. MAC-in müstəvi quruluşu nizamsız (amorf) matrisin içərisinə daxil edilmiş nizamlı (kristal) bölgələrdən ibarət nanokompozitlərin qırılma möhkəmliyini yoxlamaq üçün ideal bir nümunə təqdim etdi.

“Biz inanırıq ki, bu struktur əsaslı sərtləşdirmə strategiyası digər 2D materiallar üçün də işləyə bilər, ona görə də bu iş qabaqcıl materialların dizaynı üçün maraqlı imkanlar açır” dedi materialşünaslıq və nanoemühəndislik və kimya professoru Jun Lou, tədqiqatın müvafiq müəllifidir.

Rays tədqiqatçıları real vaxtda əmələ gələn və yayılan çatları müşahidə etmək üçün skan edən elektron mikroskopun içərisində in situ dartılma sınağından istifadə ediblər . Bu, onlara MAC nanokompozit strukturunun çatların yayılmasına necə müqavimət göstərdiyini birbaşa müşahidə etməyə imkan verdi. Massaçusets Texnologiya İnstitutunda Markus Buehlerin başçılıq etdiyi qrup kristal və amorf bölgələrin qarışığının qırılma enerjisinə necə təsir etdiyini başa düşmək üçün atom səviyyəsində yaxınlaşmağa imkan verən molekulyar dinamika simulyasiyalarını həyata keçirdi.

Materialşünaslıq və nanoemühəndislik üzrə dosent və tədqiqatın müxbir müəllifi Yimo Han, “Bu, əvvəllər edilməmişdi, çünki atom miqyasında ultra nazik, nizamsız material yaratmaq və təsvir etmək olduqca çətindir” dedi. “Lakin nanomaterialların sintezi və yüksək rezolyusiyaya malik görüntüləmə sahəsində son nailiyyətlər sayəsində biz əlavə təbəqələr əlavə etmədən 2D materialları daha sərt etmək üçün yeni yanaşma kəşf edə bildik.”

Daha çox məlumat: Bongki Shin və digərləri, monolayer amorf karbon nanokompozitlərində daxili sərtləşmə, Matter (2025). DOI: 10.1016/j.matt.2025.102000

Jurnal məlumatı: Məsələ 

Rays Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir