Imagine un material tan flexible y liviano como el papel de aluminio que se vuelve lo suficientemente rígido y duro como para detener una bala al impactar. En un artículo recientemente publicado en Nanotecnología de la naturaleza , investigadores de la City University of New York (CUNY) describen un proceso para crear diamene:flexible, láminas de grafeno en capas que temporalmente se vuelven más duras que el diamante e impenetrables al impactar.

Científicos del Centro de Investigación Científica Avanzada (ASRC) en el Centro de Graduados, CUNY, trabajó para teorizar y probar cómo dos capas de grafeno, cada una de un átomo de espesor, podrían transformarse en un material similar al diamante al impactar a temperatura ambiente. El equipo también descubrió que el momento de la conversión resultó en una reducción repentina de la corriente eléctrica, sugiriendo que el diameno podría tener interesantes propiedades electrónicas y espintrónicas. Es probable que los nuevos hallazgos tengan aplicaciones en el desarrollo de recubrimientos protectores resistentes al desgaste y películas ultraligeras a prueba de balas.

"Esta es la película más delgada con la rigidez y dureza de un diamante jamás creada, "dijo Elisa Riedo, profesor de física en la ASRC e investigador principal del proyecto. "Previamente, cuando probamos grafito o una sola capa atómica de grafeno, aplicaríamos presión y sentiríamos una película muy suave. Pero cuando la película de grafito tenía exactamente dos capas de espesor, de repente nos dimos cuenta de que el material bajo presión se estaba volviendo extremadamente duro y rígido, o más rígido, que el diamante a granel ".

Angelo Bongiorno, profesor asociado de química en CUNY College of Staten Island y parte del equipo de investigación, desarrolló la teoría para crear diamene. Él y sus colegas utilizaron simulaciones informáticas atomísticas para modelar los resultados potenciales al presurizar dos capas de grafeno alineadas en diferentes configuraciones. Riedo y otros miembros del equipo utilizaron un microscopio de fuerza atómica para aplicar presión localizada al grafeno de dos capas sobre sustratos de carburo de silicio y encontraron una concordancia perfecta con los cálculos. Tanto los experimentos como la teoría muestran que esta transición de grafito-diamante no ocurre para más de dos capas o para una sola capa de grafeno.

"El grafito y los diamantes están hechos completamente de carbono, pero los átomos están dispuestos de manera diferente en cada material, dándoles propiedades distintas como dureza, flexibilidad y conducción eléctrica, ", Dijo Bongiorno." Nuestra nueva técnica nos permite manipular el grafito para que pueda adquirir las propiedades beneficiosas de un diamante en condiciones específicas ".

El exitoso trabajo del equipo de investigación abre posibilidades para investigar la transición de fase de grafito a diamante en materiales bidimensionales, según el papel. La investigación futura podría explorar métodos para estabilizar la transición y permitir más aplicaciones para los materiales resultantes.