碳可以形成不同類型的材料，從金剛石到石墨以及新近的富勒烯、納米管和石墨烯。這些材料由于碳鍵結構不同，而表現出各種特殊性質。制造硬度相當或優(yōu)于金剛石的薄層材料是一個一直以來的挑戰(zhàn)。從科學和技術兩方面的原因來說，石墨轉變成金剛石仍然是材料科學中最令人著迷和研究的固-固相變之一。最近，在實驗和理論上的努力，已經有了許多通過表面的化學官能化來引起多層石墨烯轉變類金剛石結構的研究。然而，盡管取得了一些成功，但是這種原子級薄層的類金剛石薄膜還沒有實驗證據證明其具有類似于金剛石的機械性能。

來自紐約城市大學的研究小組，在ElisaRiedo領導的實驗團隊和AngeloBongiorno領導的理論團隊的努力下，發(fā)現在極高的壓力下擠壓雙層石墨烯可以將其轉化為超薄金剛石薄膜。這種有趣的現象在單層或多層石墨烯情況下還沒有被發(fā)現，只能發(fā)生在雙層石墨烯的情況下。也許有一天，可以被用來開發(fā)超薄保護涂層，或者用于某些高精尖的電子元件。

ElisaRiedo領導的小組通過將AFM尖端壓入裸碳化硅以及覆蓋有各種數量的石墨烯層的碳化硅，來測量其表面硬度時，發(fā)現了一個有趣的現象。單層的石墨烯層會稍微降低了表面硬度，而三層以及更多層則會顯著降低表面硬度。然而，奇怪的是，雙層的石墨烯涂層會使得表面更硬。即使是金剛石壓頭也不能在雙層石墨烯覆蓋的表面進行標記，這表面至少它會和金剛石一樣堅硬。Riedo的團隊對此感到困惑。一年來，他們重復了實驗，并認為他們錯了。最后，由AngeloBongiorno領導的理論團隊指出，正如之前的理論研究中預言的那樣，石墨烯可以轉化為鉆石。隨后，實驗團隊和理論團隊一起對所得的硬化薄膜進行多項測試。根據密度泛函理論推斷，金剛石和碳化硅之間的晶格失配使得表面上的第一層石墨烯中產生了扣環(huán)。這些扭曲減少了前兩個sp2雜化石墨烯片轉變成sp3雜化金剛石晶格的能壘。然而，當存在兩層以上時，與這些附加層的結合阻礙了轉變。Riedo說：“現在我們正在進一步了解界面的重要性。

這項研究的結果表面雙層石墨烯是制造壓力激活適應性超硬超薄涂層和力控耗散開關的有趣候選者。研究開辟了新的途徑來研究室溫下低維系統(tǒng)中的石墨-金剛石相變。最后這項工作為石墨烯中單層金剛石的生成提供了新的途徑，例如，類金剛石相可以通過局部壓力與溫度、鈍化氣體或局部加熱相結合，變成更穩(wěn)定的狀態(tài)。這些納米結構具有非常有前景的光學和電子性質，對未來材料的影響難以計量。