Grafen er allerede kendt for at være utroligt stærkt, på trods af at det kun er et atom tykt. Så hvordan kan det gøres endnu stærkere? Ved at forvandle det til ark af diamant, selvfølgelig. Forskere i Sydkorea har nu udviklet en ny metode til at omdanne grafen til de tyndeste diamantfilm, uden at skulle bruge højtryk.
Grafen, grafit og diamant er alle lavet af det samme stof - kulstof - men forskellen mellem disse materialer er, hvordan kulstofatomerne er arrangeret og bundet sammen. Grafen er et ark kulstof, der kun er et atom tykt, med stærke bindinger mellem dem vandret. Grafit består af grafenplader, der er stablet oven på hinanden, med stærke bindinger inden for hvert ark, men svage, der forbinder forskellige ark. Og i diamant er kulstofatomerne langt stærkere forbundet i tre dimensioner, hvilket skaber et utroligt hårdt materiale.
Når bindingerne mellem lag af grafen styrkes, kan det blive en 2D-form for diamant kendt som diamane. Problemet er, at dette normalt ikke er let at gøre. En måde kræver ekstremt høje tryk, og så snart det tryk er fjernet, vender materialet tilbage til grafen. Andre undersøgelser har tilføjet brintatomer til grafenen, men det gør det svært at kontrollere bindingerne.
Til den nye undersøgelse byttede forskere ved Institute for Basic Science (IBS) og Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) brint ud med fluor. Tanken er, at ved at udsætte tolagsgrafen for fluor bringer det de to lag tættere sammen, hvilket skaber stærkere bindinger mellem dem.
Holdet startede med at skabe tolagsgrafen ved hjælp af den gennemprøvede metode til kemisk dampaflejring (CVD) på et substrat lavet af kobber og nikkel. Derefter udsatte de grafen for dampe af xenon-difluorid. Fluoren i den blanding klæber til kulstofatomerne, styrker bindinger mellem grafenlag og skaber et ultratyndt lag af fluoreret diamant, kendt som F-diamane.
Den nye proces er langt enklere end andre, hvilket burde gøre det relativt nemt at skalere op. Ultratynde diamantplader kunne give stærkere, mindre og mere fleksible elektroniske komponenter, især som en halvleder med brede mellemrum.
"Denne enkle fluoreringsmetode virker ved næsten stuetemperatur og under lavt tryk uden brug af plasma eller nogen gasaktiveringsmekanismer, og reducerer dermed muligheden for at skabe defekter," siger Pavel V. Bakharev, førsteforfatter af undersøgelsen.
Indlægstid: 24-apr-2020