Grafen je već poznat po svojoj nevjerovatnoj čvrstoći, uprkos tome što je debeo samo jedan atom. Pa kako ga onda učiniti još jačim? Pretvaranjem u dijamantske listove, naravno. Istraživači u Južnoj Koreji su sada razvili novu metodu za pretvaranje grafena u najtanje dijamantske filmove, bez potrebe za korištenjem visokog pritiska.
Grafen, grafit i dijamant su napravljeni od istog materijala – ugljika – ali razlika između ovih materijala je u načinu na koji su atomi ugljika raspoređeni i povezani zajedno. Grafen je sloj ugljika debeo samo jedan atom, s jakim horizontalnim vezama između njih. Grafit se sastoji od slojeva grafena naslaganih jedan na drugi, s jakim vezama unutar svakog sloja, ali slabim vezama koje povezuju različite slojeve. A kod dijamanta, atomi ugljika su mnogo jače povezani u tri dimenzije, stvarajući nevjerovatno tvrd materijal.
Kada se veze između slojeva grafena ojačaju, on može postati dvodimenzionalni oblik dijamanta poznat kao dijaman. Problem je što to obično nije lako učiniti. Jedan način zahtijeva izuzetno visoke pritiske, i čim se taj pritisak ukloni, materijal se vraća u grafen. Druge studije su dodale atome vodika grafenu, ali to otežava kontrolu veza.
Za novu studiju, istraživači Instituta za osnovne nauke (IBS) i Nacionalnog instituta za nauku i tehnologiju Ulsan (UNIST) zamijenili su vodik fluorom. Ideja je da se izlaganjem dvoslojnog grafena fluoru, dva sloja približavaju jedan drugom, stvarajući jače veze između njih.
Tim je započeo stvaranjem dvoslojnog grafena koristeći provjerenu metodu hemijskog taloženja iz pare (CVD), na podlozi napravljenoj od bakra i nikla. Zatim su izložili grafen parama ksenon difluorida. Fluor u toj smjesi lijepi se za atome ugljika, jačajući veze između slojeva grafena i stvarajući ultratanki sloj fluoriranog dijamanta, poznatog kao F-diaman.
Novi proces je daleko jednostavniji od drugih, što bi trebalo omogućiti relativno lako povećanje proizvodnje. Ultratanke ploče dijamanta mogle bi omogućiti jače, manje i fleksibilnije elektronske komponente, posebno kao poluprovodnik sa širokim procjepom.
„Ova jednostavna metoda fluoriranja radi na temperaturi bliskoj sobnoj i pod niskim pritiskom bez upotrebe plazme ili bilo kakvih mehanizama aktivacije plina, te stoga smanjuje mogućnost stvaranja defekata“, kaže Pavel V. Bakharev, prvi autor studije.
Vrijeme objave: 24. april 2020.