Grafen je že znan po tem, da je neverjetno močan, čeprav je debel le en atom. Kako ga torej narediti še močnejšega? Seveda tako, da ga spremenimo v liste diamanta. Raziskovalci v Južni Koreji so zdaj razvili novo metodo za pretvorbo grafena v najtanjše diamantne filme, ne da bi morali uporabiti visok pritisk.
Grafen, grafit in diamant so narejeni iz iste snovi – ogljika – vendar je razlika med temi materiali v tem, kako so ogljikovi atomi razporejeni in povezani skupaj. Grafen je plast ogljika, debela le en atom, z močnimi vodoravnimi vezmi med njimi. Grafit je sestavljen iz grafenskih plošč, ki so zložene ena na drugo, z močnimi vezmi znotraj vsake plošče, šibke pa povezujejo različne plošče. In v diamantu so ogljikovi atomi veliko močneje povezani v treh dimenzijah, kar ustvarja neverjetno trd material.
Ko se vezi med plastmi grafena okrepijo, lahko postane 2D oblika diamanta, znana kot diaman. Težava je v tem, da tega običajno ni enostavno narediti. Eden od načinov zahteva izjemno visoke pritiske in takoj, ko se ta pritisk odstrani, se material vrne nazaj v grafen. Druge študije so grafenu dodale atome vodika, vendar je zaradi tega težko nadzorovati vezi.
Za novo študijo so raziskovalci na Inštitutu za osnovno znanost (IBS) in Nacionalnem inštitutu za znanost in tehnologijo Ulsan (UNIST) zamenjali vodik za fluor. Ideja je, da z izpostavitvijo dvoslojnega grafena fluoru zbliža obe plasti in ustvari močnejše vezi med njima.
Ekipa je začela z ustvarjanjem dvoslojnega grafena z uporabo preizkušene metode kemičnega naparjevanja (CVD) na substratu iz bakra in niklja. Nato so grafen izpostavili hlapom ksenonovega difluorida. Fluor v tej mešanici se drži ogljikovih atomov, krepi vezi med plastmi grafena in ustvarja ultratanko plast fluoriranega diamanta, znanega kot F-diaman.
Novi postopek je veliko enostavnejši od drugih, kar bi moralo olajšati njegovo razširitev. Ultratanke plošče diamanta bi lahko omogočile močnejše, manjše in bolj prilagodljive elektronske komponente, zlasti kot polprevodnik s široko vrzeljo.
"Ta preprosta metoda fluoriranja deluje pri skoraj sobni temperaturi in pod nizkim tlakom brez uporabe plazme ali kakršnih koli mehanizmov za aktivacijo plina, zato zmanjša možnost nastanka napak," pravi Pavel V. Bakharev, prvi avtor študije.
Čas objave: 24. aprila 2020