Graphene sudah terkenal kerana sangat kuat, walaupun hanya setebal satu atom. Jadi bagaimana ia boleh dibuat lebih kuat? Dengan mengubahnya menjadi kepingan berlian, sudah tentu. Penyelidik di Korea Selatan kini telah membangunkan kaedah baharu untuk menukar graphene kepada filem berlian paling nipis, tanpa perlu menggunakan tekanan tinggi.
Graphene, grafit dan berlian semuanya diperbuat daripada bahan yang sama - karbon - tetapi perbezaan antara bahan ini ialah bagaimana atom karbon disusun dan diikat bersama. Graphene ialah kepingan karbon yang hanya setebal satu atom, dengan ikatan kuat di antara mereka secara mendatar. Grafit terdiri daripada helaian graphene yang disusun di atas satu sama lain, dengan ikatan yang kuat dalam setiap helaian tetapi yang lemah menghubungkan helaian yang berbeza. Dan dalam berlian, atom karbon jauh lebih kuat dikaitkan dalam tiga dimensi, menghasilkan bahan yang sangat keras.
Apabila ikatan antara lapisan graphene diperkukuh, ia boleh menjadi bentuk berlian 2D yang dikenali sebagai diamane. Masalahnya, ini biasanya tidak mudah dilakukan. Satu cara memerlukan tekanan yang sangat tinggi, dan sebaik sahaja tekanan itu dikeluarkan, bahan itu kembali semula menjadi graphene. Kajian lain telah menambah atom hidrogen kepada graphene, tetapi itu menjadikannya sukar untuk mengawal ikatan.
Untuk kajian baharu itu, penyelidik di Institut Sains Asas (IBS) dan Institut Sains dan Teknologi Kebangsaan Ulsan (UNIST) menukar hidrogen kepada fluorin. Ideanya ialah dengan mendedahkan graphene dwilapisan kepada fluorin, ia merapatkan kedua-dua lapisan, mewujudkan ikatan yang lebih kuat antara mereka.
Pasukan itu bermula dengan mencipta graphene dwilapisan menggunakan kaedah pemendapan wap kimia (CVD) yang telah dicuba dan benar, pada substrat yang diperbuat daripada tembaga dan nikel. Kemudian, mereka mendedahkan graphene kepada wap xenon difluoride. Fluorin dalam campuran itu melekat pada atom karbon, mengukuhkan ikatan antara lapisan graphene dan mencipta lapisan ultranipis berlian terfluorinasi, dikenali sebagai F-diamane.
Proses baharu ini jauh lebih mudah daripada yang lain, yang sepatutnya menjadikannya agak mudah untuk ditingkatkan. Lembaran berlian ultranipis boleh menghasilkan komponen elektronik yang lebih kuat, lebih kecil dan lebih fleksibel, terutamanya sebagai semikonduktor celah lebar.
"Kaedah fluorinasi mudah ini berfungsi pada suhu hampir bilik dan di bawah tekanan rendah tanpa menggunakan plasma atau sebarang mekanisme pengaktifan gas, oleh itu mengurangkan kemungkinan mencipta kecacatan," kata Pavel V. Bakharev, pengarang pertama kajian itu.
Masa siaran: Apr-24-2020