Το γραφένιο είναι ήδη γνωστό για την απίστευτα ισχυρή του δύναμη, παρά το πάχος του μόλις ενός ατόμου. Πώς λοιπόν μπορεί να γίνει ακόμη πιο ισχυρό; Μετατρέποντάς το σε φύλλα διαμαντιού, φυσικά. Ερευνητές στη Νότια Κορέα έχουν πλέον αναπτύξει μια νέα μέθοδο για τη μετατροπή του γραφενίου στις λεπτότερες μεμβράνες διαμαντιού, χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιήσουν υψηλή πίεση.
Το γραφένιο, ο γραφίτης και το διαμάντι είναι όλα κατασκευασμένα από το ίδιο υλικό – άνθρακα – αλλά η διαφορά μεταξύ αυτών των υλικών έγκειται στον τρόπο με τον οποίο τα άτομα άνθρακα είναι διατεταγμένα και συνδεδεμένα μεταξύ τους. Το γραφένιο είναι ένα φύλλο άνθρακα που έχει πάχος μόνο ενός ατόμου, με ισχυρούς δεσμούς μεταξύ τους οριζόντια. Ο γραφίτης αποτελείται από φύλλα γραφενίου στοιβαγμένα το ένα πάνω στο άλλο, με ισχυρούς δεσμούς μέσα σε κάθε φύλλο αλλά ασθενείς που συνδέουν διαφορετικά φύλλα. Και στο διαμάντι, τα άτομα άνθρακα είναι πολύ πιο ισχυρά συνδεδεμένα σε τρεις διαστάσεις, δημιουργώντας ένα απίστευτα σκληρό υλικό.
Όταν οι δεσμοί μεταξύ των στρωμάτων του γραφενίου ενισχύονται, μπορεί να γίνει μια δισδιάστατη μορφή διαμαντιού γνωστή ως διαμάντι. Το πρόβλημα είναι ότι αυτό συνήθως δεν είναι εύκολο να γίνει. Ένας τρόπος απαιτεί εξαιρετικά υψηλές πιέσεις και μόλις αφαιρεθεί αυτή η πίεση, το υλικό επανέρχεται στο γραφένιο. Άλλες μελέτες έχουν προσθέσει άτομα υδρογόνου στο γραφένιο, αλλά αυτό καθιστά δύσκολο τον έλεγχο των δεσμών.
Για τη νέα μελέτη, ερευνητές του Ινστιτούτου Βασικών Επιστημών (IBS) και του Εθνικού Ινστιτούτου Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ουλσάν (UNIST) αντικατέστησαν το υδρογόνο με φθόριο. Η ιδέα είναι ότι εκθέτοντας το διπλοστιβάδα γραφενίου στο φθόριο, φέρνει τα δύο στρώματα πιο κοντά, δημιουργώντας ισχυρότερους δεσμούς μεταξύ τους.
Η ομάδα ξεκίνησε δημιουργώντας διπλοστιβάδα γραφενίου χρησιμοποιώντας την δοκιμασμένη και αληθινή μέθοδο χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD), σε ένα υπόστρωμα κατασκευασμένο από χαλκό και νικέλιο. Στη συνέχεια, εξέθεσαν το γραφένιο σε ατμούς διφθοριούχου ξένου. Το φθόριο σε αυτό το μείγμα προσκολλάται στα άτομα άνθρακα, ενισχύοντας τους δεσμούς μεταξύ των στρωμάτων γραφενίου και δημιουργώντας ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα φθοριωμένου διαμαντιού, γνωστό ως F-διαμάνιο.
Η νέα διαδικασία είναι πολύ απλούστερη από άλλες, γεγονός που θα πρέπει να καθιστά σχετικά εύκολη την κλιμάκωσή της. Υπερλεπτά φύλλα διαμαντιού θα μπορούσαν να συμβάλουν στην κατασκευή ισχυρότερων, μικρότερων και πιο ευέλικτων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, ιδιαίτερα ως ημιαγωγών με ευρύ διάκενο.
«Αυτή η απλή μέθοδος φθορίωσης λειτουργεί σε θερμοκρασία σχεδόν δωματίου και υπό χαμηλή πίεση χωρίς τη χρήση πλάσματος ή μηχανισμών ενεργοποίησης αερίου, με αποτέλεσμα να μειώνεται η πιθανότητα δημιουργίας ελαττωμάτων», λέει ο Pavel V. Bakharev, πρώτος συγγραφέας της μελέτης.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Απριλίου 2020