O grafenu je již známo, že je neuvěřitelně silný, přestože je tlustý pouze jeden atom. Jak to tedy udělat ještě silnější? Samozřejmě tím, že ho přeměníte na plátky diamantu. Výzkumníci v Jižní Koreji nyní vyvinuli novou metodu pro přeměnu grafenu na nejtenčí diamantové filmy, aniž by museli používat vysoký tlak.
Grafen, grafit a diamant jsou všechny vyrobeny ze stejného materiálu – uhlíku – ale rozdíl mezi těmito materiály je v tom, jak jsou atomy uhlíku uspořádány a spojeny dohromady. Grafen je vrstva uhlíku o tloušťce pouze jednoho atomu, se silnými horizontálními vazbami. Grafit se skládá z grafenových listů naskládaných na sebe, se silnými vazbami uvnitř každého listu, ale slabými spojujícími různé listy. A v diamantu jsou atomy uhlíku mnohem silněji propojeny ve třech rozměrech, čímž vzniká neuvěřitelně tvrdý materiál.
Když jsou vazby mezi vrstvami grafenu posíleny, může se stát 2D formou diamantu známou jako diamane. Problém je v tom, že to obvykle není snadné. Jeden způsob vyžaduje extrémně vysoké tlaky, a jakmile se tento tlak odstraní, materiál se vrátí zpět na grafen. Jiné studie přidaly do grafenu atomy vodíku, ale to ztěžuje kontrolu vazeb.
Pro novou studii výzkumníci z Institutu pro základní vědu (IBS) a Ulsanského národního vědeckého a technologického institutu (UNIST) vyměnili vodík za fluor. Myšlenka je taková, že vystavením dvouvrstvého grafenu fluoru se obě vrstvy přiblíží k sobě a vytvoří se mezi nimi silnější vazby.
Tým začal vytvořením dvouvrstvého grafenu pomocí osvědčené metody chemické depozice z plynné fáze (CVD) na substrát vyrobený z mědi a niklu. Poté vystavili grafen výparům xenondifluoridu. Fluor v této směsi ulpívá na atomech uhlíku, posiluje vazby mezi vrstvami grafenu a vytváří ultratenkou vrstvu fluorovaného diamantu, známou jako F-diamane.
Nový proces je mnohem jednodušší než ostatní, což by mělo usnadnit jeho škálování. Ultratenké plátky diamantu by mohly vytvořit silnější, menší a flexibilnější elektronické součástky, zejména jako polovodiče s velkou mezerou.
„Tato jednoduchá metoda fluorace funguje při teplotě blízké pokojové teplotě a pod nízkým tlakem bez použití plazmatu nebo jakýchkoliv plynových aktivačních mechanismů, a tím snižuje možnost vzniku defektů,“ říká Pavel V. Bakharev, první autor studie.
Čas odeslání: 24. dubna 2020