Graphene sudah dikenal sangat kuat, meski tebalnya hanya satu atom. Lalu bagaimana caranya agar bisa menjadi lebih kuat? Dengan mengubahnya menjadi lembaran berlian tentunya. Para peneliti di Korea Selatan kini telah mengembangkan metode baru untuk mengubah graphene menjadi film berlian tertipis, tanpa harus menggunakan tekanan tinggi.
Grafena, grafit, dan intan semuanya terbuat dari bahan yang sama – karbon – namun perbedaan antara bahan-bahan ini terletak pada cara atom karbon disusun dan diikat menjadi satu. Graphene adalah lembaran karbon yang tebalnya hanya satu atom, dengan ikatan kuat di antara keduanya secara horizontal. Grafit terdiri dari lembaran-lembaran graphene yang ditumpuk satu sama lain, dengan ikatan yang kuat di dalam setiap lembarannya tetapi ikatan lemah menghubungkan lembaran-lembaran yang berbeda. Dan pada berlian, atom karbon terikat jauh lebih kuat dalam tiga dimensi, sehingga menciptakan material yang sangat keras.
Ketika ikatan antar lapisan graphene diperkuat, itu bisa menjadi bentuk berlian 2D yang dikenal sebagai diamane. Masalahnya, hal ini biasanya tidak mudah dilakukan. Salah satu cara memerlukan tekanan yang sangat tinggi, dan segera setelah tekanan tersebut dihilangkan, material kembali menjadi graphene. Penelitian lain telah menambahkan atom hidrogen ke graphene, tetapi hal ini membuatnya sulit untuk mengontrol ikatannya.
Untuk studi baru ini, para peneliti di Institute for Basic Science (IBS) dan Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) menukar hidrogen dengan fluor. Idenya adalah dengan mengekspos bilayer graphene ke fluor, hal ini akan mendekatkan kedua lapisan, menciptakan ikatan yang lebih kuat di antara keduanya.
Tim memulai dengan membuat graphene bilayer menggunakan metode deposisi uap kimia (CVD) yang teruji dan benar, pada substrat yang terbuat dari tembaga dan nikel. Kemudian, mereka memaparkan graphene ke uap xenon difluorida. Fluor dalam campuran tersebut menempel pada atom karbon, memperkuat ikatan antara lapisan graphene dan menciptakan lapisan berlian terfluorinasi yang sangat tipis, yang dikenal sebagai F-diamane.
Proses baru ini jauh lebih sederhana dibandingkan proses lainnya, sehingga relatif mudah untuk ditingkatkan. Lembaran berlian yang sangat tipis dapat menghasilkan komponen elektronik yang lebih kuat, lebih kecil, dan lebih fleksibel, terutama sebagai semi-konduktor dengan celah lebar.
“Metode fluorinasi sederhana ini bekerja pada suhu mendekati ruangan dan di bawah tekanan rendah tanpa menggunakan plasma atau mekanisme aktivasi gas apa pun, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya cacat,” kata Pavel V. Bakharev, penulis pertama studi tersebut.
Waktu posting: 24 April-2020