يمكن لفيلم الألماس الرقيق للغاية المصنوع من الجرافين أن يقوي الإلكترونيات

ومن المعروف بالفعل أن الجرافين قوي بشكل لا يصدق، على الرغم من أن سمكه يبلغ ذرة واحدة فقط. فكيف يمكن جعلها أقوى؟ من خلال تحويلها إلى صفائح من الماس بالطبع. طور باحثون في كوريا الجنوبية الآن طريقة جديدة لتحويل الجرافين إلى أنحف أغشية الماس، دون الحاجة إلى استخدام الضغط العالي.

الجرافين والجرافيت والألماس كلها مصنوعة من نفس المادة - الكربون - ولكن الفرق بين هذه المواد هو كيفية ترتيب ذرات الكربون وترابطها معًا. الجرافين عبارة عن ورقة من الكربون يبلغ سمكها ذرة واحدة فقط، مع وجود روابط قوية بينها أفقيًا. يتكون الجرافيت من صفائح الجرافين المكدسة فوق بعضها البعض، مع وجود روابط قوية داخل كل ورقة ولكن روابط ضعيفة تربط بين صفائح مختلفة. وفي الماس، ترتبط ذرات الكربون بشكل أقوى بكثير في الأبعاد الثلاثة، مما يخلق مادة صلبة بشكل لا يصدق.

عندما يتم تقوية الروابط بين طبقات الجرافين، يمكن أن يصبح شكلاً ثنائي الأبعاد من الماس يُعرف باسم الديامان. المشكلة هي أن هذا ليس من السهل القيام به عادة. تتطلب إحدى الطرق ضغوطًا عالية للغاية، وبمجرد إزالة هذا الضغط، تعود المادة مرة أخرى إلى الجرافين. وقد أضافت دراسات أخرى ذرات الهيدروجين إلى الجرافين، ولكن هذا يجعل من الصعب التحكم في الروابط.

بالنسبة للدراسة الجديدة، قام الباحثون في معهد العلوم الأساسية (IBS) ومعهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا (UNIST) باستبدال الهيدروجين بالفلور. والفكرة هي أنه من خلال تعريض الجرافين ثنائي الطبقة للفلور، فإنه يؤدي إلى تقريب الطبقتين من بعضهما البعض، مما يخلق روابط أقوى بينهما.

بدأ الفريق بإنشاء جرافين ثنائي الطبقة باستخدام الطريقة المجربة والصحيحة لترسيب البخار الكيميائي (CVD)، على ركيزة مصنوعة من النحاس والنيكل. ثم قاموا بتعريض الجرافين لأبخرة ثنائي فلوريد الزينون. يلتصق الفلور الموجود في هذا الخليط بذرات الكربون، مما يعزز الروابط بين طبقات الجرافين ويخلق طبقة رقيقة جدًا من الماس المفلور، المعروف باسم F-diamane.

والعملية الجديدة أبسط بكثير من غيرها، وهو ما من شأنه أن يجعل من السهل نسبياً توسيع نطاقها. يمكن لصفائح الماس فائقة الرقة أن تصنع مكونات إلكترونية أقوى وأصغر وأكثر مرونة، خاصة باعتبارها شبه موصل واسع الفجوة.

يقول بافيل باخاريف، المؤلف الأول للدراسة: "تعمل طريقة الفلورة البسيطة هذه في درجة حرارة قريبة من الغرفة وتحت ضغط منخفض دون استخدام البلازما أو أي آليات لتنشيط الغاز، وبالتالي تقلل من احتمالية خلق العيوب".