Immagina un materiale flessibile e leggero come una lamina che diventa abbastanza rigido e duro da fermare un proiettile all'impatto. In un articolo appena pubblicato in Nanotecnologia della natura , ricercatori della City University of New York (CUNY) descrivono un processo per creare diamene:flessibile, fogli stratificati di grafene che diventano temporaneamente più duri del diamante e impenetrabili all'impatto.

Scienziati presso l'Advanced Science Research Center (ASRC) presso il Graduate Center, CUNY, ha lavorato per teorizzare e testare come due strati di grafene, ciascuno dello spessore di un atomo, potrebbero essere trasformati in un materiale simile al diamante in caso di impatto a temperatura ambiente. Il team ha anche scoperto che il momento della conversione ha provocato un'improvvisa riduzione della corrente elettrica, suggerendo che il diamene potrebbe avere interessanti proprietà elettroniche e spintroniche. Le nuove scoperte avranno probabilmente applicazioni nello sviluppo di rivestimenti protettivi resistenti all'usura e pellicole antiproiettile ultraleggere.

"Questo è il film più sottile con la rigidità e la durezza del diamante mai creato, " disse Elisa Riedo, professore di fisica all'ASRC e ricercatore capo del progetto. "In precedenza, quando abbiamo testato la grafite o un singolo strato atomico di grafene, applicheremmo pressione e sentiremmo un film molto morbido. Ma quando la pellicola di grafite era spessa esattamente due strati, all'improvviso ci siamo resi conto che il materiale sotto pressione stava diventando estremamente duro e altrettanto rigido, o più rigido, del diamante sfuso."

Angelo Bongiorno, professore associato di chimica al CUNY College di Staten Island e parte del gruppo di ricerca, sviluppato la teoria per la creazione di diamene. Lui e i suoi colleghi hanno utilizzato simulazioni atomiche al computer per modellare i potenziali risultati durante la pressurizzazione di due strati a nido d'ape di grafene allineati in diverse configurazioni. Riedo e altri membri del team hanno quindi utilizzato un microscopio a forza atomica per applicare una pressione localizzata al grafene a due strati su substrati di carburo di silicio e hanno trovato un perfetto accordo con i calcoli. Sia gli esperimenti che la teoria mostrano che questa transizione grafite-diamante non si verifica per più di due strati o per un singolo strato di grafene.

"La grafite e i diamanti sono entrambi realizzati interamente in carbonio, ma gli atomi sono disposti diversamente in ogni materiale, conferendo loro proprietà distinte come durezza, flessibilità e conduzione elettrica, "Bongiorno ha detto. "La nostra nuova tecnica ci permette di manipolare la grafite in modo che possa assumere le proprietà benefiche di un diamante in condizioni specifiche".

Il lavoro di successo del team di ricerca apre possibilità per studiare la transizione di fase da grafite a diamante in materiali bidimensionali, secondo la carta. La ricerca futura potrebbe esplorare metodi per stabilizzare la transizione e consentire ulteriori applicazioni per i materiali risultanti.