A grafén már ismert hihetetlenül erős, annak ellenére, hogy csak egy atom vastag. Szóval hogyan lehet még erősebbé tenni? Természetesen gyémántlapokká alakítva. A dél-koreai kutatók új módszert fejlesztettek ki a grafén legvékonyabb gyémántfilmekké történő átalakítására anélkül, hogy nagy nyomást kellene alkalmazniuk.
A grafén, a grafit és a gyémánt ugyanabból az anyagból – szénből – készül, de ezen anyagok között az a különbség, hogy a szénatomok hogyan helyezkednek el és hogyan kapcsolódnak egymáshoz. A grafén egy szénréteg, amely mindössze egy atom vastagságú, és vízszintesen erős kötések vannak közöttük. A grafit egymásra halmozott grafénlapokból áll, mindegyik lapon belül erős kötések, de gyengék kötik össze a különböző lapokat. A gyémántban pedig a szénatomok sokkal erősebben kapcsolódnak egymáshoz három dimenzióban, hihetetlenül kemény anyagot hozva létre.
Ha a grafénrétegek közötti kötések megerősödnek, a gyémánt 2D formájává válhat, amelyet diamánként ismernek. A probléma az, hogy ezt általában nem könnyű megtenni. Az egyik mód rendkívül nagy nyomást igényel, és amint ez a nyomás megszűnik, az anyag visszavált grafénné. Más tanulmányok hidrogénatomokat adtak a grafénhoz, de ez megnehezíti a kötések szabályozását.
Az új tanulmányhoz az Institute for Basic Science (IBS) és az Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) kutatói a hidrogént fluorra cserélték. Az ötlet az, hogy a kétrétegű grafén fluor hatásának kitéve a két réteget közelebb hozza egymáshoz, és erősebb kötéseket hoz létre közöttük.
A csapat azzal kezdte, hogy kétrétegű grafént készítettek a kémiai gőzlerakódás (CVD) jól bevált módszerével, rézből és nikkelből készült hordozón. Ezután a grafént xenon-difluorid gőzeinek tették ki. A keverékben lévő fluor a szénatomokhoz tapad, megerősítve a grafénrétegek közötti kötéseket, és ultravékony fluorozott gyémántréteget hoz létre, amelyet F-diamanként ismernek.
Az új eljárás sokkal egyszerűbb, mint a többi, ami viszonylag könnyűvé teszi a bővítést. Az ultravékony gyémántlemezek erősebb, kisebb és rugalmasabb elektronikai alkatrészeket készíthetnek, különösen nagy hézagú félvezetőként.
„Ez az egyszerű fluorozási módszer szobahőmérsékleten és alacsony nyomáson működik plazma vagy bármilyen gázaktiváló mechanizmus nélkül, így csökkenti a hibák kialakulásának lehetőségét” – mondja Pavel V. Bakharev, a tanulmány első szerzője.
Feladás időpontja: 2020.04.24