Grafen a jemu blízké materiály patří k nejpevnějším na Zemi. Přesto ale mají problém s praskáním. Jakmile se v nich vytvoří prasklina, rychle a nekontrolovaně se šíří. Mezinárodní výzkumný tým materiálových vědců vyvinul nový uhlíkový materiál, který je pevnější a praskání odolává.
Bongki Shin (vlevo) v laboratoři manipuluje s mikromanipulátorem, zařízením vybaveným ostrým wolframovým hrotem (vpravo), které se používá k řezání 2D materiálů © Gustavo Raskosky / Rice University
Jednovrstevný amorfní uhlík (MAC — monolayer amorphous carbon), nedávno syntetizovaný týmem z Národní univerzity v Singapuru (NUS — National University of Singapore), který vede Barbaros Özyilmaz, je 8× houževnatější než grafen. To ostatně potvrzuje i studie vědců a spolupracovníků z americké soukromé výzkumné Univerzity Williama Marshe Rice publikovaná v časopise Matter.
Stejně jako grafen je i MAC v podstatě 2D materiálem, tedy s tloušťkou jednoho atomu. Má ale komplikovanější strukturu zahrnující krystalinní (uspořádané) a amorfní (neuspořádané) oblasti. Právě tato kompozitní struktura dává materiálu MAC vysokou průrazuvzdornost.
Vedoucí výzkumné studie Bongki Shin (Rice University) vysvětluje, že unikátní design zabraňuje snadnému šíření prasklin a umožňuje materiálu, aby absorboval více energie, než se rozlomí. V budoucnu bude možné tuto nanokompozitní strukturu 2D materiálu využít k tvorbě dalších méně křehkých materiálů.
Vědci materiál MAC testovali přímo v rastrovacím elektronovém mikroskopu. Díky tomu mohli pozorovat vznik prasklin a jejich šíření v reálném čase. Rovněž provedli simulace molekulární dynamiky materiálu MAC, což jim pomohlo pochopit jak vlastnosti materiálu, který představuje směs krystalinních a amorfních oblastí, ovlivňují vznik a šíření prasklin.
Zpevnění 2D materiálů bez přidání dalších vrstev bylo považováno za velmi obtížné. Až nedávno se situace změnila. Badatelé v tomto případě navázali na pokroky v syntéze nanomateriálů a v zobrazování ve vysokém rozlišení.