Grafeen on juba tuntud kui uskumatult tugev, hoolimata sellest, et see on vaid ühe aatomi paksune. Niisiis, kuidas saab seda veelgi tugevamaks muuta? Muidugi muutes selle teemandilehtedeks. Lõuna-Korea teadlased on nüüdseks välja töötanud uue meetodi grafeeni muundamiseks kõige õhemateks teemantkiledeks ilma kõrget survet kasutamata.
Grafeen, grafiit ja teemant on kõik valmistatud samast materjalist – süsinikust –, kuid nende materjalide erinevus seisneb selles, kuidas süsinikuaatomid on paigutatud ja omavahel seotud. Grafeen on vaid ühe aatomi paksune süsiniku leht, mille vahel on horisontaalselt tugevad sidemed. Grafiit koosneb üksteise peale virnastatud grafeenilehtedest, mille igas lehes on tugevad sidemed, kuid nõrgad sidemed ühendavad erinevaid lehti. Ja teemandis on süsinikuaatomid kolmes mõõtmes palju tugevamalt seotud, luues uskumatult kõva materjali.
Kui grafeenikihtide vahelised sidemed tugevnevad, võib sellest saada teemandi 2D-vorm, mida tuntakse diamaanina. Probleem on selles, et seda pole tavaliselt lihtne teha. Üks viis nõuab äärmiselt kõrget rõhku ja niipea, kui see rõhk eemaldatakse, muutub materjal tagasi grafeeniks. Teised uuringud on lisanud grafeenile vesinikuaatomeid, kuid see muudab sidemete kontrollimise keeruliseks.
Uue uuringu jaoks vahetasid alusteaduste instituudi (IBS) ja Ulsani riikliku teaduse ja tehnoloogia instituudi (UNIST) teadlased vesiniku fluori vastu. Idee seisneb selles, et kahekihilise grafeeni kokkupuude fluoriga toob need kaks kihti üksteisele lähemale, luues nende vahel tugevamad sidemed.
Meeskond alustas kahekihilise grafeeni loomisega, kasutades katsetatud ja tõelist keemilise aurustamise-sadestamise meetodit (CVD) vasest ja niklist valmistatud substraadile. Seejärel puutusid nad grafeeni kokku ksenoondifluoriidi aurudega. Selles segus sisalduv fluor kleepub süsinikuaatomite külge, tugevdades sidemeid grafeenikihtide vahel ja luues üliõhukese fluoritud teemandi kihi, mida tuntakse F-diamanina.
Uus protsess on palju lihtsam kui teised, mis peaks muutma selle laiendamise suhteliselt lihtsaks. Üliõhukesed teemandilehed võivad valmistada tugevamaid, väiksemaid ja paindlikumaid elektroonikakomponente, eriti laia vahega pooljuhina.
"See lihtne fluorimismeetod töötab peaaegu toatemperatuuril ja madala rõhu all ilma plasma või gaasi aktiveerimise mehhanismideta, seega vähendab defektide tekkimise võimalust," ütleb uuringu esimene autor Pavel V. Bakharev.
Postitusaeg: 24.04.2020