גרפן כבר ידוע כחזק להפליא, למרות עוביו של אטום אחד בלבד. אז איך אפשר לעשות את זה אפילו יותר חזק? על ידי הפיכתו לגליונות יהלומים, כמובן. חוקרים בדרום קוריאה פיתחו כעת שיטה חדשה להמרת גרפן לסרטי יהלומים הדקים ביותר, ללא צורך בלחץ גבוה.
גרפן, גרפיט ויהלום עשויים כולם מאותו חומר - פחמן - אבל ההבדל בין החומרים הללו הוא איך אטומי הפחמן מסודרים ומחוברים זה לזה. גרפן הוא יריעת פחמן בעובי אטום אחד בלבד, עם קשרים חזקים ביניהם אופקית. הגרפיט מורכב מיריעות גרפן הנערמות זו על גבי זו, עם קשרים חזקים בתוך כל יריעה אך חלשים המחברים יריעות שונות. וביהלום, אטומי הפחמן קשורים הרבה יותר חזק בתלת מימד, ויוצרים חומר קשה להפליא.
כאשר הקשרים בין שכבות של גרפן מתחזקים, זה יכול להפוך לצורה דו-ממדית של יהלום המכונה diamane. הבעיה היא שבדרך כלל זה לא קל לביצוע. דרך אחת דורשת לחצים גבוהים במיוחד, וברגע שהלחץ הזה מוסר החומר חוזר לגרפן. מחקרים אחרים הוסיפו אטומי מימן לגרפן, אבל זה מקשה על השליטה בקשרים.
לצורך המחקר החדש, חוקרים מהמכון למדע בסיסי (IBS) והמכון הלאומי למדע וטכנולוגיה של אולסן (UNIST) החליפו מימן בפלואור. הרעיון הוא שעל ידי חשיפה של גרפן דו-שכבתי לפלואור, הוא מקרב את שתי השכבות זו לזו, ויוצר ביניהן קשרים חזקים יותר.
הצוות התחיל ביצירת גרפן דו-שכבתי תוך שימוש בשיטה המנוסה של שקיעת אדים כימית (CVD), על מצע העשוי מנחושת וניקל. לאחר מכן, הם חשפו את הגרפן לאדים של קסנון דיפלואוריד. הפלואור בתערובת זו נדבק לאטומי הפחמן, מחזק קשרים בין שכבות גרפן ויוצר שכבה דקה במיוחד של יהלום מופלר, המכונה F-diamane.
התהליך החדש הוא הרבה יותר פשוט מאחרים, מה שאמור להקל יחסית על הגדלה. יריעות יהלום דקות במיוחד יכולות ליצור רכיבים אלקטרוניים חזקים, קטנים וגמישים יותר, במיוחד כמוליך למחצה רחב.
"שיטת ההפלרה הפשוטה הזו פועלת בטמפרטורת החדר כמעט ותחת לחץ נמוך ללא שימוש בפלזמה או מנגנוני הפעלת גז כלשהם, ומכאן מפחיתה את האפשרות ליצור פגמים", אומר פאבל ו' באכרב, המחבר הראשון של המחקר.
זמן פרסום: 24 באפריל 2020