O grafeno já é conhecido por ser incrivelmente forte, apesar de ter apenas um átomo de espessura. Então, como pode ser ainda mais forte? Transformando-o em lâminas de diamante, é claro. Pesquisadores na Coreia do Sul desenvolveram agora um novo método para converter grafeno nos filmes de diamante mais finos, sem a necessidade de usar alta pressão.
O grafeno, a grafite e o diamante são todos feitos da mesma substância – carbono – mas a diferença entre estes materiais é a forma como os átomos de carbono estão organizados e ligados entre si. O grafeno é uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura, com fortes ligações entre eles horizontalmente. A grafite é composta de folhas de grafeno empilhadas umas sobre as outras, com ligações fortes dentro de cada folha, mas ligações fracas conectando folhas diferentes. E no diamante, os átomos de carbono estão muito mais fortemente ligados em três dimensões, criando um material incrivelmente duro.
Quando as ligações entre as camadas de grafeno são fortalecidas, ele pode se tornar uma forma 2D de diamante conhecida como diamano. O problema é que isso normalmente não é fácil de fazer. Uma forma requer pressões extremamente altas e, assim que essa pressão é removida, o material volta a ser grafeno. Outros estudos adicionaram átomos de hidrogênio ao grafeno, mas isso dificulta o controle das ligações.
Para o novo estudo, pesquisadores do Instituto de Ciências Básicas (IBS) e do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST) trocaram o hidrogênio pelo flúor. A ideia é que, ao expor a bicamada de grafeno ao flúor, ele aproxime as duas camadas, criando ligações mais fortes entre elas.
A equipe começou criando grafeno bicamada usando o método testado e comprovado de deposição química de vapor (CVD), em um substrato feito de cobre e níquel. Então, eles expuseram o grafeno a vapores de difluoreto de xenônio. O flúor nessa mistura adere aos átomos de carbono, fortalecendo as ligações entre as camadas de grafeno e criando uma camada ultrafina de diamante fluorado, conhecida como F-diamano.
O novo processo é muito mais simples do que outros, o que deverá tornar relativamente fácil a sua expansão. Folhas ultrafinas de diamante poderiam produzir componentes eletrônicos mais fortes, menores e mais flexíveis, especialmente como semicondutores de grande lacuna.
“Este método simples de fluoração funciona próximo à temperatura ambiente e sob baixa pressão, sem o uso de plasma ou quaisquer mecanismos de ativação de gás, reduzindo assim a possibilidade de criação de defeitos”, diz Pavel V. Bakharev, primeiro autor do estudo.
Horário da postagem: 24 de abril de 2020