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ナノスケール材料：折り目のかみ合わせによって可能になるグラフェン薄膜の優れた弾性強度
Nature 658, 8136 doi: 10.1038/s41586-026-11109-y
二次元グラフェンシートは、面内強度に起因する並外れた機械的特性を有することから、巨視的な薄膜の作製における使用に大きな可能性を有する。平坦な二次元シートの積層秩序の改善によって、そうした薄膜の強度や靭性が同様に向上している。加えて、個々のユニットの空間配置を調整することで、優れた特性を持つベンチマーク材料の開発が可能となっているが、二次元シートの場合は依然として困難であった。今回我々は、高い強度（2.9 GPa）、靭性（84.5 MJ m−3）、弾性ひずみ（5％）を併せ持つグラフェン薄膜を作製する戦略を報告する。我々は、これらの性能向上を、表面に折り目を形成した多層の酸化グラフェンフレークをモジュールとして組み立てることで得られる、折り目がかみ合う層状構造に帰属させた。我々は、力鎖のトポロジーの引張から圧縮への転移を特定し、折り目がかみ合う層状グラフェン薄膜において、機械的特性の向上を可能にするせん断ロック型の応力伝達戦略を提案する。今回の成果は、二次元フレークの空間配置のモジュール式設計を大規模に実証するとともに、軽量構造部材への応用が期待される巨視的な薄膜の性能をさらに向上させる。
