Το γραφένιο είναι ήδη γνωστό ότι είναι απίστευτα ισχυρό, παρά το πάχος του μόνο ενός ατόμου. Πώς μπορεί λοιπόν να γίνει ακόμα πιο δυνατό; Μετατρέποντάς το σε φύλλα διαμαντιού, φυσικά. Ερευνητές στη Νότια Κορέα ανέπτυξαν τώρα μια νέα μέθοδο για τη μετατροπή του γραφενίου στα λεπτότερα φιλμ διαμαντιού, χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιούν υψηλή πίεση.
Το γραφένιο, ο γραφίτης και το διαμάντι είναι όλα φτιαγμένα από το ίδιο υλικό - άνθρακα - αλλά η διαφορά μεταξύ αυτών των υλικών είναι πώς τα άτομα άνθρακα είναι διατεταγμένα και συνδεδεμένα μεταξύ τους. Το γραφένιο είναι ένα φύλλο άνθρακα με πάχος μόνο ενός ατόμου, με ισχυρούς δεσμούς μεταξύ τους οριζόντια. Ο γραφίτης αποτελείται από φύλλα γραφενίου στοιβαγμένα το ένα πάνω στο άλλο, με ισχυρούς δεσμούς μέσα σε κάθε φύλλο, αλλά αδύναμους που συνδέουν διαφορετικά φύλλα. Και στο διαμάντι, τα άτομα άνθρακα συνδέονται πολύ πιο ισχυρά σε τρεις διαστάσεις, δημιουργώντας ένα απίστευτα σκληρό υλικό.
Όταν οι δεσμοί μεταξύ των στρωμάτων γραφενίου ενισχυθούν, μπορεί να γίνει μια δισδιάστατη μορφή διαμαντιού που είναι γνωστό ως διαμάνιο. Το πρόβλημα είναι ότι αυτό συνήθως δεν είναι εύκολο να γίνει. Ένας τρόπος απαιτεί εξαιρετικά υψηλές πιέσεις και μόλις αφαιρεθεί αυτή η πίεση, το υλικό επανέρχεται σε γραφένιο. Άλλες μελέτες έχουν προσθέσει άτομα υδρογόνου στο γραφένιο, αλλά αυτό καθιστά δύσκολο τον έλεγχο των δεσμών.
Για τη νέα μελέτη, οι ερευνητές του Ινστιτούτου Βασικής Επιστήμης (IBS) και του Εθνικού Ινστιτούτου Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ουλσάν (UNIST) αντάλλαξαν το υδρογόνο με το φθόριο. Η ιδέα είναι ότι με την έκθεση του γραφενίου διπλής στιβάδας στο φθόριο, φέρνει τα δύο στρώματα πιο κοντά, δημιουργώντας ισχυρότερους δεσμούς μεταξύ τους.
Η ομάδα ξεκίνησε δημιουργώντας γραφένιο διπλής στιβάδας χρησιμοποιώντας τη δοκιμασμένη και αληθινή μέθοδο χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD), σε ένα υπόστρωμα από χαλκό και νικέλιο. Στη συνέχεια, εξέθεσαν το γραφένιο σε ατμούς διφθοριούχου ξένου. Το φθόριο σε αυτό το μείγμα κολλάει στα άτομα άνθρακα, ενισχύοντας τους δεσμούς μεταξύ των στρωμάτων γραφενίου και δημιουργώντας ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα φθοριούχου διαμαντιού, γνωστό ως F-διαμάνι.
Η νέα διαδικασία είναι πολύ πιο απλή από άλλες, γεγονός που θα κάνει σχετικά εύκολη την κλιμάκωση. Τα εξαιρετικά λεπτά φύλλα διαμαντιού θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ισχυρότερα, μικρότερα και πιο ευέλικτα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, ιδιαίτερα ως ημιαγωγός μεγάλου κενού.
«Αυτή η απλή μέθοδος φθορίωσης λειτουργεί σε θερμοκρασία κοντά στο δωμάτιο και υπό χαμηλή πίεση χωρίς τη χρήση πλάσματος ή μηχανισμών ενεργοποίησης αερίου, επομένως μειώνει την πιθανότητα δημιουργίας ελαττωμάτων», λέει ο Pavel V. Bakharev, πρώτος συγγραφέας της μελέτης.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-24-2020