ગ્રેફિનમાંથી બનેલી અલ્ટ્રાથિન ડાયમંડ ફિલ્મ ઈલેક્ટ્રોનિક્સને મજબૂત બનાવી શકે છે

માત્ર એક અણુ જાડું હોવા છતાં, ગ્રાફીન પહેલેથી જ અવિશ્વસનીય રીતે મજબૂત હોવા માટે જાણીતું છે. તો તેને વધુ મજબૂત કેવી રીતે બનાવી શકાય? અલબત્ત, તેને હીરાની ચાદરમાં ફેરવીને. દક્ષિણ કોરિયાના સંશોધકોએ હવે ઉચ્ચ દબાણનો ઉપયોગ કર્યા વિના ગ્રાફીનને સૌથી પાતળી હીરાની ફિલ્મોમાં રૂપાંતરિત કરવાની નવી પદ્ધતિ વિકસાવી છે.

ગ્રાફીન, ગ્રેફાઇટ અને હીરા બધા એક જ સામગ્રીથી બનેલા છે - કાર્બન - પરંતુ આ સામગ્રીઓ વચ્ચેનો તફાવત એ છે કે કાર્બન પરમાણુ કેવી રીતે ગોઠવાય છે અને એકસાથે બંધાયેલા છે. ગ્રાફીન એ કાર્બનની એક શીટ છે જે માત્ર એક અણુની જાડાઈ છે, અને તેમની વચ્ચે આડી રીતે મજબૂત બોન્ડ છે. ગ્રેફાઇટ એ દરેક શીટની અંદર મજબૂત બોન્ડ્સ સાથે, પરંતુ જુદી જુદી શીટ્સને જોડતી નબળા બોન્ડ્સ સાથે એકબીજાની ટોચ પર સ્ટેક કરેલી ગ્રાફીન શીટ્સથી બનેલી છે. અને હીરામાં, કાર્બન પરમાણુ ત્રણ પરિમાણમાં વધુ મજબૂત રીતે જોડાયેલા હોય છે, જે અવિશ્વસનીય રીતે સખત સામગ્રી બનાવે છે.

જ્યારે ગ્રેફિનના સ્તરો વચ્ચેના બોન્ડ મજબૂત થાય છે, ત્યારે તે ડાયમૅન તરીકે ઓળખાતા હીરાનું 2D સ્વરૂપ બની શકે છે. સમસ્યા એ છે કે, આ સામાન્ય રીતે કરવું સરળ નથી. એક માર્ગ માટે અત્યંત ઊંચા દબાણની જરૂર પડે છે, અને તે દબાણ દૂર થતાંની સાથે જ સામગ્રી ગ્રાફીનમાં પાછી ફરી જાય છે. અન્ય અભ્યાસોએ ગ્રેફિનમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુ ઉમેર્યા છે, પરંતુ તે બોન્ડ્સને નિયંત્રિત કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે.

નવા અભ્યાસ માટે, ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર બેઝિક સાયન્સ (IBS) અને ઉલ્સન નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (UNIST) ના સંશોધકોએ ફ્લોરિન માટે હાઇડ્રોજનની અદલાબદલી કરી. વિચાર એ છે કે બાયલેયર ગ્રાફીનને ફ્લોરિનમાં એક્સપોઝ કરીને, તે બે સ્તરોને એકબીજાની નજીક લાવે છે, તેમની વચ્ચે મજબૂત બોન્ડ બનાવે છે.

ટીમે તાંબા અને નિકલના બનેલા સબસ્ટ્રેટ પર રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD)ની અજમાયશ-અને-સાચી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને બાયલેયર ગ્રાફીન બનાવવાની શરૂઆત કરી. પછી, તેઓએ ઝેનોન ડિફ્લોરાઇડના વરાળમાં ગ્રાફીનને ખુલ્લું પાડ્યું. તે મિશ્રણમાં રહેલું ફ્લોરિન કાર્બન અણુઓને વળગી રહે છે, જે ગ્રાફીન સ્તરો વચ્ચેના બોન્ડને મજબૂત બનાવે છે અને ફ્લોરિનેટેડ હીરાનું અલ્ટ્રાથિન લેયર બનાવે છે, જેને F-diamane તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

નવી પ્રક્રિયા અન્ય કરતા ઘણી સરળ છે, જે તેને માપવા માટે પ્રમાણમાં સરળ બનાવવી જોઈએ. હીરાની અલ્ટ્રાથિન શીટ્સ મજબૂત, નાના અને વધુ લવચીક ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકો બનાવી શકે છે, ખાસ કરીને વિશાળ અંતરવાળા સેમી-કન્ડક્ટર તરીકે.

અભ્યાસના પ્રથમ લેખક પાવેલ વી. બખારેવ કહે છે, "આ સરળ ફ્લોરિનેશન પદ્ધતિ પ્લાઝ્મા અથવા કોઈપણ ગેસ સક્રિયકરણ મિકેનિઝમનો ઉપયોગ કર્યા વિના નજીકના ઓરડાના તાપમાને અને ઓછા દબાણ હેઠળ કામ કરે છે, તેથી ખામી સર્જવાની શક્યતા ઘટાડે છે."