FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры
21-22 сентября 2019 года
22-23 октября 2019 года
29-30 ноября 2019 года
7-8 сентября 2019 года
27-29 сентября 2019 года
4-5 октября 2019 года
10-12 октября 2019 года

Объяснена необычная упругость графена

Международный коллектив с российскими учеными в своем составе объяснили необычные характеристики эластичности и упругости графена. Исследование опубликовано в Physical Review B, препринт статьи доступен на arXiv.Org.

Графен представляет собой однослойный лист из шестигранных ячеек, образованных атомами углерода. Необычные упругие свойства этого материала, открытого Андреем Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году, сделали его перспективной заменой кремния в электронике нового поколения.

Если растягивать привычные нам материалы, такие как, например, резина, вдоль, то они сжимаются поперек. Некоторые материалы при растяжении становятся только толще, потому что их структуры от этого расправляются и разворачиваются. Способность к сжатию или расширению в поперечном размере при растяжении характеризуется при помощи так называемого коэффициента Пуассона, а необычные материалы с отрицательным коэффициентом Пуассона называют ауксетиками. Это название происходит от греческого слова αὐξητικός (auxetikos), означающего «то, что имеет склонность увеличиваться». К ауксетикам относятся, например, некоторые горные породы (в частности, пирит); живые костные ткани, бумага, полимер Gore-Tex.

Поскольку ауксетики не расширяются при нагревании, они не будут создавать механические напряжения и помехи в работе электроники. Физики работают над тем, чтобы соединить обычный материал с ауксетиком, чтобы он не расширялся в приборах. Также ауксетики очень чувствительны к звуковым волнам, и из них можно создать звуковые сенсоры, способные улавливать очень быструю смену колебаний.

Поэтому вопрос, относится ли графен к ауксетикам, интересовал физиков уже много лет, но экспериментально узнать коэффициент Пуассона у него не удавалось. Графен выращивается на подложках и с трудом отсоединяется от них, поэтому измерить коэффициент мешают либо характеристики подложки, либо слишком маленький размер оторвавшегося от них образца, из-за чего к нему негде прикрепить кронштейны для измеримого растяжения. При этом данные теоретических расчетов этого параметра противоречили друг другу.

Российско-немецко-голландская группа ученых смогла разрешить это противоречие, найдя ему объяснение в самой структуре материала, порождающей сложное взаимодействие волн при растяжении. Обычно графен представляют как плоский двумерный лист атомов углерода, но на самом деле по его поверхности бегут изгибные волны – складки, которые стремятся перевести его в «скомканное» состояние. Такие волны возникают у всех образцов графена больше 40-70 ангстрем (так называемая длина Гинзбурга).

«Долгое время теория мембран предсказывала, что из-за этого явления двумерные кристаллы наподобие графена в принципе не могут существовать: они будут все время стремиться сжаться в комок, – поясняет соавтор работы Валентин Качоровский, ведущий научный сотрудник Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе и Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау. – Как мы видим, это предположение было ошибкой, так как по поверхности графена, помимо изгибных, бегут также обычные волны сжатия-растяжения. Нелинейное взаимодействие двух типов волн не позволяет мембране сжаться в комок».

Когда сила растяжения мала, изгибные волны противостоят ей, и коэффициент Пуассона меняет знак, делая графен ауксетиком. Вся приложенная сила (например, при нагревании) тратится на расправление «складок» этих волн, где запасена дополнительная энергия. При большой силе растяжения изгибные волны графена подавляются, и свойства вещества остаются «классическими».

Работа выполнена в рамках совместного проекта РНФ-DFG (Немецкого научно-исследовательского сообщества) учеными из Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау, Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе, Института Технологии в Карлсруэ (Германия) и Университета Неймегина (Нидерланды).

 

Источник http://rscf.ru

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Археологи изучили предметы, изготовленные жившими рядом с Владимиром Homo sapiens

Археологи из МГУ имени М.В.Ломоносова проанализировали изделия из костей и бивней мамонта, обнаруженные на памятнике Сунгирь, выяснив, как населявшие стоянку Homo sa

Разработан простой способ диагностики отита

Математика рассекретит фараонов

Завораживающие математические структуры, в XX веке придуманные людьми, а ранее проложенные реками, позволят увидеть места, где фараоны тренировали строителей пирамид.

Материальные потоки США

Очевидно, что крупнейшая экономика мира является кандидатом № 1 на тщательный анализ материальных потоков; к счастью, задача по сбору основных данных упрощается за счет доступности и высокой точности производственной, торговой и потребительской ста

Эксперименты Милгрэма. Часть I

Cколько страданий готовы причинить обыкновенные люди другим, совершенно невинным людям, если это входит в их рабочие обязанности?  Если не знать точный ответ, догадаться невозможно.