石墨烯在压力下转变为金刚石

美国研究人员发现，在极高压力下碾压双层石墨烯可以将其变成超薄金刚石薄膜。这种现象在单层或多层石墨烯中都没有出现，有一天可能会被用于开发超薄保护涂层，或潜在的电子产品。

这一发现是由一群人带领的Elisa Riedo纽约城市大学的研究人员通过将AFM尖端压入裸露的碳化硅以及覆盖了不同数量石墨烯层的碳化硅中来测量表面的刚度。通过缓慢收回尖端，同时不断振荡，振荡的阻力可以用来确定刚度。他们发现，单层石墨烯会略微降低表面的硬度，而三层或三层以上的石墨烯会大大降低表面的硬度。然而，奇怪的是，双层石墨烯涂层使表面更加坚硬。即使是金刚石压头也无法标记出双层覆盖的表面，这表明它至少和金刚石一样坚硬。

Riedo的团队感到困惑。她说:“在一年的时间里，我们反复做实验，相信他们是错的。”最终，由Reido的同事Angelo Bongiorno领导的理论家们指出理论研究通过帕维尔Sorokin的俄罗斯国立科技大学MISiS的一个小组，他们预测石墨烯可以转化为钻石。“他们告诉我们‘也许这就是你所看到的’，”里多说。Bongiorno及其同事随后将MISiS模型应用于Riedo实验中的特定测试条件。

密度泛函理论认为，金刚石和碳化硅之间的晶格不匹配在表面的第一层石墨烯中产生了屈曲。这些扭曲降低了前两个粒子的能垒²混合石墨烯片转化为sp^3.杂化金刚石晶格。然而，当存在超过两层时，与这些额外层的键会阻碍转换。里多说，我们现在正在做更多的工作来理解界面的重要性。

Bernardo七巧板巴西米纳斯吉拉斯州联邦大学的教授没有参与这项研究，但在2011年，他的团队也发表了论文石墨烯在压力下可以转化为金刚石的证据．他说:“我很高兴看到我们之前的工作可能激励了作者重现我们的一些实验和理论分析，得出了类似的结果。”“我们最初的想法是压缩两个单层，通过再混合产生不同的材料……可能会扩展到其他二维层状材料。”

“这篇论文真正的新奇之处在于，它证明了这样的层可以显示超高的机械刚度，”索罗金评论道。“我相信这种纳米结构在未来会受到关注，因为它们具有非常有前途的光学和电子性能。当这些性质第一次被证实和测量时，将具有重大意义。”