グラフェンは、原子 1 個の厚さにもかかわらず、信じられないほど強力であることですでに知られています。では、どうすればさらに強化できるのでしょうか？もちろん、それをダイヤモンドのシートに変えることによって。韓国の研究者らは、高圧を使用せずにグラフェンを最も薄いダイヤモンド膜に変換する新しい方法を開発した。
グラフェン、グラファイト、ダイヤモンドはすべて同じ炭素でできていますが、これらの材料の違いは炭素原子の配置と結合の仕方です。グラフェンは原子 1 個分の厚さの炭素シートであり、原子間が水平方向に強力に結合しています。グラファイトは、互いに積み重ねられたグラフェン シートで構成されており、各シート内では強い結合がありますが、異なるシートを結合する結合は弱いです。そしてダイヤモンドでは、炭素原子が三次元ではるかに強く結合しており、信じられないほど硬い材料を作り出しています。
グラフェンの層間の結合が強化されると、ジアマンとして知られる 2D 形態のダイヤモンドになることがあります。問題は、これを行うのが通常は簡単ではないことです。 1 つの方法では非常に高い圧力が必要ですが、その圧力が取り除かれるとすぐに材料はグラフェンに戻ります。他の研究ではグラフェンに水素原子を追加しましたが、それにより結合の制御が困難になります。
新しい研究では、基礎科学研究所（IBS）と蔚山科学技術院（UNIST）の研究者らが水素をフッ素に置き換えた。このアイデアは、二層グラフェンをフッ素にさらすことで 2 つの層を近づけ、それらの間により強い結合を生み出すというものです。
研究チームは、実証済みの化学気相成長法 (CVD) を使用して、銅とニッケルでできた基板上に二層グラフェンを作成することから始めました。次に、グラフェンを二フッ化キセノンの蒸気にさらしました。その混合物中のフッ素は炭素原子に付着し、グラフェン層間の結合を強化し、F-ジアマンとして知られるフッ素化ダイヤモンドの極薄層を作成します。
新しいプロセスは他のプロセスよりもはるかに単純であるため、スケールアップが比較的簡単になります。ダイヤモンドの極薄シートは、特にワイドギャップ半導体として、より強く、より小さく、より柔軟な電子部品を作る可能性があります。
「この単純なフッ素化法は、プラズマやガス活性化機構を使用せずに、室温に近い温度および低圧下で機能するため、欠陥が発生する可能性が低くなります」と、この研究の筆頭著者である Pavel V. Bakharev 氏は述べています。
投稿時間: 2020 年 4 月 24 日