Двуслойный графен при сильном сжатии образует пленку, которую можно сравнить с алмазом по жесткости. Такое превращение можно провести даже при комнатной температуре, но если слоев будет больше или меньше, то оно не произойдет.
Углерод существует в виде разных модификаций, с идентичным составом, но имеющим разные свойства. В последние несколько лет ученые изучают не только известные формы, такие как графен, но и процессы перехода углерода между разными аллотропными модификациями. Существуют научные работы, в которых с помощью моделирования описывается переход графена толщиной в несколько слоев в алмазоподобную структуру, но экспериментально превращение в структуру с характерными для алмаза механическими свойствами ранее так и не было достигнуто.
Исследователи под руководством Анжело Бонджорно из университета Нью-Йорка экспериментально получили из графена пленку с похожими на алмаз структурой и свойствами. Они создали на подложке из карбида кремния эпитаксиальные пленки из графена с разной толщиной: один, два, пять и десять слоев графена. Ученые решили проверить поперечную жесткость разных образцов с помощью наноиндентирования: они внедряли в образцы индентор со сферическим наконечником с радиусом 120 нанометров и измеряли глубину проникновения индентора и прикладываемую нагрузку.
В случае с однослойным графеном модуль Юнга в перпендикулярном плоскости направлении был таким же, как и у материала подложки (карбида кремния), а в случае нескольких слоев близким к модулю Юнга графита. Однако в случае с двухслойными образцами жесткость была заметно выше, чем у подложки. Кроме того, такой образец выдержал внедрение индентора с алмазным наконечником с нагрузкой 30 микроньютонов, тогда как остальные образцы легко прокалывались в таких условиях.
Моделирование показало, что, в отличие от двуслойного графена, 3- и 4-слойный переходит в алмазоподобную структуру только в случае ромбоэдрической или гексагональной упаковки слоев, тогда как обычно слои в многослойном графене упакованы по-другому. Именно это удерживает графен с более, чем двумя слоями, от образования алмазоподобной структуры.
