Если наноалмаз размером 4 нанометра подвергнуть сильному давлению, он станет гибким
Учёным известно, что наноалмазы, которые в тысячи раз меньше песчинки, могут выдерживать растяжение или сжатие, разрушающее обычный алмаз. Но никто не знал, как именно это происходит. В статье, опубликованной в журнале Physical Review X, Чунсинь Шань из Чжэнчжоуского университета в Китае и его коллеги исследовали алмазы размером всего в четыре нанометра, чтобы посмотреть, как они реагируют на давление. Согласно публикации, по мере уменьшения размера алмазы становились значительно менее жесткими. В то время как алмаз размером 13 нанометров почти так же тверд, как алмазы, используемые в ювелирных изделиях, алмаз размером 4 нанометра примерно на 30% мягче.
Рис. 1. Система измерений и характеристика образцов. Источник: Physical Review X (2026). DOI: 10.1103/b3h5-34wt
В эксперименте физики поместили отдельные наноалмазы (диаметром от 4 до 13 нанометров) внутрь просвечивающего электронного микроскопа между двумя алмазными инденторами и сжали их. К инденторам был подключен датчик, измеряющий сопротивление каждого наноалмаза при сжатии, а камера высокого разрешения регистрировала движение атомов алмаза. Исследователи подтвердили свои наблюдения с помощью компьютерного моделирования.
Рис. 2. Измерение механических свойств наноалмаза. Источник: Physical Review X (2026). DOI: 10.1103/b3h5-34wt
Обнаруженная мягкость обусловлена не самыми внешними атомами поверхности, которые остаются жесткими, а слоем под ними. Упругость может определяться механически обособленной зоной раздела поверхности и ядра, а не только самой внешней поверхностью. Это объясняется тем, что связи, соединяющие атомы поверхности с внутренним ядром, были длиннее и, следовательно, слабее, чем в обычном алмазе. В этой зоне, известной как межфазная область, атомы углерода имеют меньше соседей, с которыми можно было бы образовать связи, что создает структурно слабое звено.
В то время как ядро и внешняя оболочка остаются жесткими, этот тонкий внутренний слой действует как микроскопический амортизатор. Эти ослабленные связи позволяют атомам смещаться и принимать на себя нагрузку, благодаря чему весь наноалмаз может изгибаться, а не разрушаться.
Осталось превратить обнаруженный недостаток в преимущество и применить там, где важны прочность и гибкость.
