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美國路易斯安那理工大學Kasra Momeni研究團隊--剪切誘導多層石墨烯結構的金剛石化:理論研究
      金剛石是最堅硬的材料,具有出色的光電,熱機械和電子特性。 在這里,研究報道了一種新的合成技術,從多層石墨烯合成氨綸和金剛石薄膜,合成時壓力遠遠低于石墨/金剛石轉變壓力。這里使用了分子動力學技術。其研究結果表明,結合使用剪切和軸向壓縮時,多層石墨烯/金剛石轉變壓力顯著減小(減少了兩倍)。多層石墨烯得剪切形變降低了相變能壘,扮演了熱擾動作用,其本身促進了金剛石的形成。該研究還發現轉換應變和應力對溫度的依賴性相對較弱。塊狀石墨的應力-應變曲線在一定溫度下呈指數下降。
 
Figure 1. 在壓縮和剪切共同作用下形成金剛石。(a)實驗裝置示意圖; (b)石墨和HD混合相壓縮后的SEM圖;(c)納米晶體CD的TEM圖;(d)石墨與形成得金剛石的強度光譜比較;(e)立方金剛石納米晶的HRTEM圖和FFT分析;(f)正交金剛石晶體的HRTEM以及FFT(右上)和SAED(左下)圖。
 

Figure 2. 建模系統的結構和配置。(a)ABAB堆疊的多層石墨烯頂視圖。(b)多層石墨烯結構的不同堆疊方式。
 

Figure 3. 對于8L石墨烯系統,在0K(a)和600K(b)下于不同壓縮應變時,石墨的能量與剪切應變的函數關系;(c)和(d)表示了圖(a)和(b)中選定點相對應的結構。
 

Figure 4. 塊狀石墨模擬結果。(a)軸向壓縮載荷的應力-應變曲線。 在應力-應變曲線中可以檢測到轉變應變。(b)塊狀石墨在不同溫度下的轉變應力與剪切應力得函數關系。
 

Figure 5. 對于多層石墨烯系統,在軸向壓縮下,轉變應力和應變隨溫度的變化情況。石墨烯/金剛石相變的(a)轉變壓力和(b)轉變應變。
 
    該研究工作由美國路易斯安那理工大學Kasra Momeni研究團隊于2020年發表在Carbon期刊上。原文:Shear-induced diamondization of multilayer graphene structures: A computational study。

摘自《石墨烯雜志》公眾號:

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