Mae graffin eisoes yn adnabyddus am fod yn anhygoel o gryf, er gwaethaf y ffaith mai dim ond un atom o drwch ydyw. Felly sut gellir ei wneud hyd yn oed yn gryfach? Trwy ei droi'n ddalennau o ddiamwnt, wrth gwrs. Mae ymchwilwyr yn Ne Korea bellach wedi datblygu dull newydd o drosi graffin yn ffilmiau diemwnt teneuaf, heb orfod defnyddio pwysedd uchel.
Mae graffin, graffit a diemwnt i gyd wedi'u gwneud o'r un peth – carbon – ond y gwahaniaeth rhwng y deunyddiau hyn yw sut mae'r atomau carbon wedi'u trefnu a'u bondio gyda'i gilydd. Mae graffin yn ddalen o garbon sydd ond un atom o drwch, gyda bondiau cryf rhyngddynt yn llorweddol. Mae graffit wedi'i wneud o ddalennau graffin wedi'u pentyrru ar ben ei gilydd, gyda bondiau cryf o fewn pob dalen ond rhai gwan yn cysylltu gwahanol ddalennau. Ac mewn diemwnt, mae'r atomau carbon wedi'u cysylltu'n llawer cryfach mewn tri dimensiwn, gan greu deunydd anhygoel o galed.
Pan fydd y bondiau rhwng haenau o graffen yn cael eu cryfhau, gall ddod yn ffurf 2D o ddiamwnt o'r enw diamane. Y broblem yw, nid yw hyn fel arfer yn hawdd i'w wneud. Mae un ffordd yn gofyn am bwysau uchel iawn, a chyn gynted ag y caiff y pwysau hwnnw ei dynnu mae'r deunydd yn dychwelyd yn ôl i graffen. Mae astudiaethau eraill wedi ychwanegu atomau hydrogen at y graffen, ond mae hynny'n ei gwneud hi'n anodd rheoli'r bondiau.
Ar gyfer yr astudiaeth newydd, cyfnewidiodd ymchwilwyr yn y Sefydliad Gwyddoniaeth Sylfaenol (IBS) a Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Ulsan (UNIST) hydrogen am fflworin. Y syniad yw, trwy amlygu graffen haen ddeuol i fflworin, ei fod yn dod â'r ddwy haen yn agosach at ei gilydd, gan greu bondiau cryfach rhyngddynt.
Dechreuodd y tîm drwy greu graffen dwyhaen gan ddefnyddio'r dull profedig o ddyddodiad anwedd cemegol (CVD), ar swbstrad wedi'i wneud o gopr a nicel. Yna, fe wnaethant amlygu'r graffen i anweddau o xenon difluorid. Mae'r fflworin yn y cymysgedd hwnnw'n glynu wrth yr atomau carbon, gan gryfhau'r bondiau rhwng haenau graffen a chreu haen ultra-denau o ddiamwnt fflworinedig, a elwir yn F-diamane.
Mae'r broses newydd yn llawer symlach nag eraill, a ddylai ei gwneud hi'n gymharol hawdd i'w graddio i fyny. Gallai dalennau diemwnt tenau iawn greu cydrannau electronig cryfach, llai a mwy hyblyg, yn enwedig fel lled-ddargludydd bwlch eang.
“Mae’r dull fflworineiddio syml hwn yn gweithio bron ar dymheredd ystafell a than bwysau isel heb ddefnyddio plasma nac unrhyw fecanweithiau actifadu nwy, ac felly’n lleihau’r posibilrwydd o greu diffygion,” meddai Pavel V. Bakharev, awdur cyntaf yr astudiaeth.
Amser postio: 24 Ebrill 2020