Grafén je už známy tým, že je neuveriteľne silný, napriek tomu, že má hrúbku iba jedného atómu. Ako ho teda urobiť ešte silnejším? Premenou ho na pláty diamantu, samozrejme. Výskumníci v Južnej Kórei teraz vyvinuli novú metódu premeny grafénu na najtenšie diamantové filmy bez toho, aby museli použiť vysoký tlak.
Grafén, grafit a diamant sú vyrobené z rovnakého materiálu – uhlíka – ale rozdiel medzi týmito materiálmi je v tom, ako sú atómy uhlíka usporiadané a spojené dohromady. Grafén je vrstva uhlíka s hrúbkou len jedného atómu, medzi ktorými sú horizontálne silné väzby. Grafit sa skladá z grafénových plátov naskladaných na sebe, so silnými väzbami v rámci každého plátu, ale slabými, ktoré spájajú rôzne pláty. A v diamante sú atómy uhlíka oveľa silnejšie spojené v troch rozmeroch, čím vzniká neuveriteľne tvrdý materiál.
Keď sú väzby medzi vrstvami grafénu posilnené, môže sa stať 2D formou diamantu známou ako diamane. Problém je, že to zvyčajne nie je ľahké. Jeden spôsob vyžaduje extrémne vysoké tlaky a akonáhle sa tento tlak odstráni, materiál sa premení späť na grafén. Iné štúdie pridali do grafénu atómy vodíka, ale to sťažuje kontrolu väzieb.
Pre novú štúdiu výskumníci z Inštitútu základných vied (IBS) a Ulsanského národného vedeckého a technologického inštitútu (UNIST) vymenili vodík za fluór. Myšlienka je taká, že vystavením dvojvrstvového grafénu fluóru sa obe vrstvy zblížia a vytvoria sa medzi nimi silnejšie väzby.
Tím začal vytvorením dvojvrstvového grafénu pomocou osvedčenej metódy chemického nanášania pár (CVD) na substrát vyrobený z medi a niklu. Potom vystavili grafén výparom xenóndifluoridu. Fluór v tejto zmesi sa drží na atómoch uhlíka, posilňuje väzby medzi vrstvami grafénu a vytvára ultratenkú vrstvu fluórovaného diamantu, známu ako F-diamane.
Nový proces je oveľa jednoduchší ako ostatné, čo by malo uľahčovať jeho škálovanie. Ultratenké plátky diamantu by mohli vytvoriť silnejšie, menšie a flexibilnejšie elektronické súčiastky, najmä ako polovodič so širokou medzerou.
„Táto jednoduchá metóda fluorácie funguje pri teplote blízkej izbovej teplote a pri nízkom tlaku bez použitia plazmy alebo mechanizmov aktivácie plynu, čím sa znižuje možnosť vzniku defektov,“ hovorí Pavel V. Bakharev, prvý autor štúdie.
Čas odoslania: 24. apríla 2020